基于单壁碳纳米管的光电晶体管，用于类脑视觉应用

《Journal of Materials Chemistry C》：A single-walled carbon nanotube-based phototransistor for neuromorphic vision applications

基于单壁碳纳米管的光电子突触器件，结合Al?O?栅介质和OP064光响应层，实现了多种突触可塑性功能，并构建了SNN在MNIST图像分类中的高效低延迟信息处理系统。

　　

随着传感器网络的持续扩展，产生了大量非结构化数据，这导致传感器与计算单元之间需要频繁地进行数据传输。这在能源消耗、延迟、存储、带宽和数据安全方面带来了重大挑战。为了解决这些问题，人工突触设备已成为神经形态硬件系统研究的热点，因为它们适用于新型的并行计算架构，在处理复杂的大规模信息处理任务时，与传统冯·诺依曼架构相比，能够提供更高的效率和能源性能。在这项研究中，我们提出了一种基于半导体单壁碳纳米管（sc-SWCNTs）的喷墨打印光电子突触薄膜晶体管（OSTFT），使用氧化铝（Al₂O₃）作为栅极介质，以及光敏有机半导体材料C₇₄H₈₀N₆S₄（OP064）作为光敏层。该设备能够在光学和电学刺激下模拟关键的生物突触功能。我们已经系统地展示了多种突触可塑性行为，包括兴奋性突触后电流（EPSC）、抑制性突触后电流（IPSC）、配对脉冲促进（PPF）、长时程增强（LTP）、长时程抑制（LTD）和尖峰时序依赖性可塑性（STDP）。此外，利用这些突触功能，构建了一个脉冲神经网络（SNN），并通过MNIST数据集的图像分类任务进行了仿真验证，表现出了良好的性能。这项工作突显了基于喷墨打印的sc-SWCNTs的OSTFT结合OP064作为光敏介质在神经形态计算应用中的潜力，并为高效、低延迟的智能信息处理系统提供了一条可行的路径。