任天玲的團隊首先實現了塑料和可調節的石墨烯突觸裝置

任天玲的團隊首先實現了塑料和可調節的石墨烯突觸裝置


清華新聞網11月12日-11月4日，清華大學微電子系主任田玲教授在權威雜志《納米技術領域的納米快報》上發表了一篇題為具有可調節塑性的石墨烯動態突觸的在線研究論文。首次實現了一種基于二維材料的突觸器件，利用石墨烯獨特的雙極性輸運特性，通過改變后柵極電壓來調整石墨烯的滯回曲線，首次實現了突觸器件的塑性。我畢業于微電子研究所，米文天碩士是本文的合著者。任天玲教授是這篇論文的傳播者。

圖1在神經系統中，突觸可塑性的表達強度是可變和可控的，這種動態塑性與生物體的復雜行為密切相關，通過改變后柵極電壓也可以調節石墨烯突觸晶體管的電性能，從而顯示出不同的突觸可塑性。租金類型和表達強度。

近年來，隨著特征尺寸的縮小，各種物理和技術的制約使得微電子器件的發展遇到了瓶頸，類腦計算的概念為微電子芯片的根本性創新提供了一條新的途徑，人腦中有數億個神經元，它們之間存在差異。耳鼻喉神經元通過突觸相連。在這個巨大的神經網絡中，突觸扮演著最基本和最重要的角色。突觸強度的可塑性是記憶和學習的基礎，突觸裝置作為類腦芯片的基礎，近年來逐漸成為研究的熱點，生物體內突觸的可塑性是可變的。然而，以往突觸樣裝置的可塑性是靜態的、不可調節的，這極大地限制了類腦系統中高智能的實現。

任天玲教授的研究小組創新性地采用雙層旋轉石墨烯和氧化鋁作為離子傳輸層，實現了類突觸器件。同時，利用背柵作為神經調節器，控制突觸后輸出電流信號的強度，在負背柵電壓下，實現興奮性突觸行為。在正背門電壓下，突觸行為可被調節為抑制型，并可模擬整個突觸發育過程，這是第一次對突觸樣裝置的可塑性進行調節，使類腦芯片能夠模擬人腦神經網絡的高智能。奧克斯。在相關領域具有深遠的意義。美國化學學會（American Chemical Society）將在其周報中報告，模仿人腦的突觸可以導致更智能的電子產品（Weekly Press Pac）突出了這項工作。

圖2.類石墨烯突觸器件的結構和實驗結果表明，突觸器件的可塑性可以通過調節后柵極電壓來調節。

近年來，任天玲教授致力于石墨烯等二維電子器件的研究，特別是著眼于突破傳統器件局限性的新器件，為新一代微納電子器件技術打下基礎。他在基于石墨烯的新型發光器件、存儲器件和聲學器件，如光譜可調的石墨烯發光器件、存儲窗口、可調石墨烯電阻存儲器等方面取得了許多創新成果，研究成果得到了國家自然基金重點項目的支持。

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