苯并紫精掺杂三层WSe?光驱动神经形态忆阻器及其突触功能实现

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：A multifunctional optoelectronic synaptic device for logic operation and neuromorphic computing

　　

能够模仿生物突触功能的高能效神经形态硬件的演进，对于下一代人工智能和边缘计算系统至关重要。然而，光电突触功能与化学掺杂二维（2D）二硒化钨（WSe₂）的集成仍处于探索不足的状态。在此，我们报道了一种基于苯并紫精（BV）掺杂调控载流子极性的三层WSe₂的光驱动神经形态忆阻器。利用原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱验证了结构完整性和材料质量，同时通过栅极依赖的传输曲线（I_ds-V_g）和电流-电压测量（I_ds-V_ds）系统分析了电学特性，并辅以能带图展示掺杂后费米能级的偏移。BV掺杂的WSe₂器件在可见光和深紫外（DUV）光照下表现出显著的光响应，其中DUV诱导的电荷陷阱效应可实现稳定的存储保持。光脉冲刺激可产生可调电导调制，包括指示短期可塑性的配对脉冲易化（PPF），以及长时程增强和长时程抑制。通过调控DUV脉冲持续时间，BV掺杂WSe₂器件的响应从25.2%提升至1438.7%。该器件还支持选择性字母识别和逻辑或门操作。重要的是，突触权重特性被应用于人工神经网络，在MNIST数据集上手写数字识别中达到92%的准确率，并通过迭代依赖性学习和混淆矩阵分析进行了验证。本工作可能为低功耗、光可编程神经形态智能传感系统提供一个有前景的平台。