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《TFC'19第十五届全国薄膜技术学术研讨会摘要集》2019年
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利用PEDOT:PSS/HfOx双层忆阻器实现电突触和化学突触串联

刘佳璐  曾飞  殷俊  孙一鸣  万钦  尹思琪  胡远东  王盈聪  潘峰  
【摘要】:与突触在结构和动力学过程上的相似性对于忆阻器进行神经形态计算至关重要。本文设计并制作了一种Pt/PEDOT:PSS/HfOx/Pt结构的忆阻器,并研究了其脉冲响应。在足够的负偏压刺激下,器件的电导增加,而低偏压或正偏压刺激下电导降低。利用高分辨透射电镜器件对横截面分析,确定了HfOx中导电通道的形成过程。氧空位的向上迁移与化学突触中Ca 2+流内入突触前膜相似,而随后的晶粒旋转,生长和相变则类比于神经递质传递。利用空穴注入和抽出的区别引起的PEDOT+去掺杂,成功解释了PEDOT:PSS薄膜的双向抑制,并重复了生物电突触的完整动态。该研究表明,我们的忆阻器表现出多种突触可塑性,包括短期可塑性(STP)和频率依赖性可塑性(SRDP)。只有外加电压超过阈值电压,才能形成HfOx导电通道。采用分别与PEDOT:PSS薄膜中氧化还原转换机理和HfOx薄膜中导电通道形成的动力学过程相对应的抑制(D)-易化(F)相互作用模型,成功模拟了充电峰电流的权重变化,我们的忆阻器表现出从简单抑制到局部增强的性能变化。因此,我们的忆阻器与生物电突触和化学突触的串联非常相似,如视网膜中的AⅡ(棒)无长突细胞(AⅡ-AC)-ON锥形双极细胞(ON-BC)-ON神经节细胞(ON-GC),开辟了一种设计新的忆阻器用于大脑信息处理的新方法。
【作者单位】:北京市清华大学材料学院先进材料教育部重点实验室
【分类号】:R338;TN60

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