基于hBN层间滑动的柔性机械敏感忆阻器实现仿生突触可塑性

《npj Flexible Electronics》：Neuromuscular Junction Inspired Mechanosensitive hBN-based Memristors for Flexible Neuromorphics

　　

摘要

神经肌肉接头处的机械敏感神经元将弯曲转化为突触强度的分级变化，这是一种人工神经形态硬件尚未利用的生物学设计原理。在此，我们展示了一种基于柔性PET基底、具有垂直Ag/hBN/ITO架构的二端器件机械敏感忆阻器，其弯曲可直接且可逆地通过非破坏性机制编程突触可塑性。机械变形驱动hBN片层的层间滑动，在不拉伸晶格的情况下扰动堆叠方式及片层间的隧穿距离。该机制实现了突触可塑性的编程，在幅度和动力学共调制方面定量地模拟了生物机械敏感突触的行为。在不同弯曲条件下，电导状态还可作为全连接神经网络中的模拟突触权重，在MNIST数字识别基准测试中，所有弯曲条件下均实现了超过91%的分类准确率。这些结果确立了层间滑动介导的隧穿作为柔性神经形态器件的新型机电设计原理，其突触状态可随与环境的物理相互作用而自适应。