钙钛矿忆阻器双面界面工程在高性能光电子突触与类脑视觉系统中的应用

《The Journal of Physical Chemistry Letters》：Bifacial Interface Engineering of Perovskite Memristors for High-Performance Optoelectronic Synapses and Neuromorphic Vision Systems

　　

摘要

传统的基于互补金属氧化物半导体（CMOS）的智能视觉系统存在能耗高和响应延迟等固有缺陷，而钙钛矿忆阻器则受到缺陷引发的不稳定性、单模调制以及随机离子迁移等问题的限制，难以实际应用。本文提出了一种通用的双面工程策略，通过在钙钛矿层的成核前和生长后界面进行CF₃–PEAI修饰来解决这些难题。由此制成的忆阻器器件具有出色的循环稳定性、更高的均匀性、多种可区分的电阻状态，且在电刺激和光刺激下都能保持高线性度，从而能够可靠地模拟诸如兴奋性突触后电流、从短期记忆到长期记忆的转换、成对脉冲增强效应以及学习-遗忘-再学习等关键的突触可塑性行为。此外，该器件还能在反馈控制的轨迹跟踪系统中实现高精度的动态路径校正。通过在BDD100 K数据集上将数字电导图与YOLOv8模型结合，进一步验证了该器件在现实世界物体检测中的实用性。这项工作为高性能钙钛矿光电突触提供了一种有效的双面工程方法，为其在自动驾驶、机器人导航以及智能监控等高效神经形态视觉系统中的广泛应用奠定了基础。