4H-SiC同质结光栅突触器件实现高温环境下的神经形态计算

为解决紫外光电器件在极端环境下的热稳定性难题，研究人员开发了基于p-n 4H-SiC同质结的高温突触器件。该器件在350°C无封装条件下仍能保持优异的光刺激突触特性，通过光生载流子分离实现显著光栅效应，创下紫外光电突触(UVOSs)的最高工作温度记录，并成功演示了高温加密和图像学习-记忆功能，为恶劣环境下的神经形态计算提供了新方案。

　　

在需要同时感知、存储和处理紫外(UV)光信号的安全通信、火灾预警等领域，紫外光电突触(UVOSs)展现出巨大潜力。然而现有UVOSs的热不稳定性严重限制了其在极端环境的应用。这项研究通过创新的p-n型4H-碳化硅(4H-SiC)同质结结构，利用界面处光生载流子的高效分离产生显著光栅效应(photogating effect)，使得器件在350°C高温大气环境中无需封装即可实现稳定的光控突触行为——该工作温度远超同类报道水平。基于器件阵列，研究团队成功模拟了350°C下的信息加密和图像学习-存储过程，更令人振奋的是，在人工神经网络(ANN)仿真中，4H-SiC光栅突触阵列对手写数字的识别准确率高达95%。这项研究为开发耐高温神经形态计算系统提供了兼具简洁性和实效性的技术路线。