任天玲的团队首先实现了塑料和可调节的石墨烯突触装置

任天玲的团队首先实现了塑料和可调节的石墨烯突触装置


清华新闻网11月12日-11月4日，清华大学微电子系主任田玲教授在权威杂志《纳米技术领域的纳米快报》上发表了一篇题为具有可调节塑性的石墨烯动态突触的在线研究论文。首次实现了一种基于二维材料的突触器件，利用石墨烯独特的双极性输运特性，通过改变后栅极电压来调整石墨烯的滞回曲线，首次实现了突触器件的塑性。我毕业于微电子研究所，米文天硕士是本文的合著者。任天玲教授是这篇论文的传播者。

图1在神经系统中，突触可塑性的表达强度是可变和可控的，这种动态塑性与生物体的复杂行为密切相关，通过改变后栅极电压也可以调节石墨烯突触晶体管的电性能，从而显示出不同的突触可塑性。租金类型和表达强度。

近年来，随着特征尺寸的缩小，各种物理和技术的制约使得微电子器件的发展遇到了瓶颈，类脑计算的概念为微电子芯片的根本性创新提供了一条新的途径，人脑中有数亿个神经元，它们之间存在差异。耳鼻喉神经元通过突触相连。在这个巨大的神经网络中，突触扮演着最基本和最重要的角色。突触强度的可塑性是记忆和学习的基础，突触装置作为类脑芯片的基础，近年来逐渐成为研究的热点，生物体内突触的可塑性是可变的。然而，以往突触样装置的可塑性是静态的、不可调节的，这极大地限制了类脑系统中高智能的实现。

任天玲教授的研究小组创新性地采用双层旋转石墨烯和氧化铝作为离子传输层，实现了类突触器件。同时，利用背栅作为神经调节器，控制突触后输出电流信号的强度，在负背栅电压下，实现兴奋性突触行为。在正背门电压下，突触行为可被调节为抑制型，并可模拟整个突触发育过程，这是第一次对突触样装置的可塑性进行调节，使类脑芯片能够模拟人脑神经网络的高智能。奥克斯。在相关领域具有深远的意义。美国化学学会（American Chemical Society）将在其周报中报告，模仿人脑的突触可以导致更智能的电子产品（Weekly Press Pac）突出了这项工作。

图2.类石墨烯突触器件的结构和实验结果表明，突触器件的可塑性可以通过调节后栅极电压来调节。

近年来，任天玲教授致力于石墨烯等二维电子器件的研究，特别是着眼于突破传统器件局限性的新器件，为新一代微纳电子器件技术打下基础。他在基于石墨烯的新型发光器件、存储器件和声学器件，如光谱可调的石墨烯发光器件、存储窗口、可调石墨烯电阻存储器等方面取得了许多创新成果，研究成果得到了国家自然基金重点项目的支持。

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