中國科學材料 - 在單一器件中實現突觸和痛覺感受器模擬－鑽石舞台

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‍生物神經系統中痛覺感受器、神經元和突觸的整合與協作，使人類能夠有效感知和處理有害信息，從而規避危險。受生物神經系統的啟發，目前人工神經電子器件包括電解液基晶體管、依賴外來離子的憶阻器、鹵化物鈣鈦礦憶阻器。這些器件在一定程度上存在重複性、可控性、穩定性差和集成困難等問題。

山西師範大學薛武紅副教授和許小紅教授合作，通過引入一種CMOS兼容、簡單、穩定的Pt/V2O5/Pt三明治結構器件，首次通過在V2O5介質層中構建和調控缺氧V2O5-x和Mott VO2納米通道分別模擬了類腦處理和神經痛覺感知功能。此外，在基於V2O5-x納米通道突觸器件卷積神經網絡中，手寫數字識別準確率在5個訓練後高達80%，52個訓練後達到89%。利用Mott VO2納米通道器件的優異閾值轉變還完美地模擬了痛覺感受器的所有關鍵特徵。特別是，器件展現了0.4 V超低閾值電壓和亞毫秒級孵化時間。