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澳门威斯人游戏网址-(上海)有限公司许小红教授团队在铁电基神经形态视觉系统领域取得重要进展

  2023-11-21 10:30:54  

近日,澳门威斯人游戏网址-(上海)有限公司许小红教授、薛武红副教授与复旦大学周鹏教授、南方科技大学周菲迟副教授合作,提出并构建全范德华SnS2/h-BN/CuInP2S6基铁电场效应晶体管,通过光诱导铁电极化翻转实现优异的存储性能和感知-存储-计算一体化的神经形态视觉系统。研究成果以“Integrated In-Memory Sensor and Computing of Artificial Vision Based on full-vdW Optoelectronic Ferroelectric Field-Effect Transistor”为题,在Advanced Science期刊(SCI一区TOP,影响因子:15.1)上发表。博士研究生王鹏(导师:许小红教授)为论文的第一作者,该研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目的资助。

在单一器件中构建多态存储和感存算“全在一”功能器件,可以避免由传感、存储和处理单元的物理分离所引起的高能耗、时间延迟和高硬件成本问题,有望满足大数据时代对海量信息进行高效处理的需求,已成为当前科技前沿热点。基于铁电/介电层/光电半导体结构的神经形态器件具有非易失性、读写速度快、多态存储、功耗低等特点。在电场和光场激励下,铁电极化翻转形成不同比例的混合铁电畴,有望实现多态存储和感存算“全在一”的神经形态视觉功能器件。

基于新材料和新器件架构,该团队构建了二维全范德华SnS2/h-BN/CuInP2S6基铁电场效应晶体管(Fe-FET)器件,将高性能非易失存储器和感存算“全在一”神经形态视觉系统集成到单个Fe-FET中。该器件具有105的高开/关比、超过10年的存储保持时间和128个(7-bit)非易失存储态(图1)。同时,基于光诱导铁电极化翻转成功模拟了突触可塑性和联想学习等;并利用非线性光学响应和多态存储特性构建储备池计算系统,手写字母识别准确率高达93.62%,成功实现了感存算“全在一”神经形态视觉系统(图2)。这项工作为新兴的紧凑型神经形态光电混合系统提供了一种策略,有望应用于智能机器人、无人驾驶技术和其他人工智能等领域。(来源:科技部 材料科学研究院)

图1.光电调控极化构型的机理示意图和非易失性存储性能

图2. 感存算“全在一”神经形态视觉功能器件和巴普洛夫狗联想学习模拟

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