丝素蛋白/氯化钙复合忆阻器的性能调控及突触可塑性模拟

摘要

神经形态计算的实现依赖于忆阻器等可以模拟生物突触行为的电子器件，从而使其拥有高度并行、低功耗的计算能力。丝素蛋白(SF)具有良好的生物相容性、可加工性和可调控的介电性能，在非易失性存储及仿生神经突触领域展现出巨大的潜力。然而，目前SF基忆阻器仍面临开关电压大、稳定性差等问题，限制了其实际应用。采用SF与氯化钙进行复合，通过调控钙离子的掺杂浓度及SF的分子结构，构筑了忆阻性能可调的SF基复合忆阻器。结果表明：该忆阻器可在较低的开关电压下实现忆阻转变，具有典型的双极性电阻开关行为。此外，该复合忆阻器在50次循环周期内表现出良好的稳定性和可重复性，且高低阻态的保持时长均超过3 000 s。在脉冲电压的作用下，SF复合忆阻器呈现出非线性电学特性，模拟了神经突触的短时和长时可塑性，为神经形态计算的发展提供了新的可能性。

关键词

丝素蛋白 / 忆阻器 / 人工神经突触 / 突触可塑性

基金资助

上海市青年科技启明星计划(22QA1400400); 2022年东方英才计划领军项目(No.152)