基于碳纳米管突触场效应管的神经突触功能模拟

摘要

传统计算机架构在实时处理复杂非结构化数据的局限性日益凸显，在功耗、运算速度和大规模集成方面面临巨大的挑战，而采用集感知、计算、学习和记忆于一体的神经形态器件，有望解决这一问题.场效应晶体管以其独特的结构设计，能够同时实现信号的接收与读取，并可通过栅极实现突触权重的调控，展现其应用在人工突触中的优越性.该文以聚对苯乙烯磺酸钠水凝胶作为场效应管栅介质，碳纳米管作为沟道材料，制备了一种基于聚合物电解质凝胶的碳纳米管突触场效应管.通过电学性能测试得到器件具有超过10～5的开关比和46μA较大的开态电流，并成功实现兴奋性突触后电流、抑制性突触后电流、双脉冲易化、脉冲数量依赖可塑性等类生物突触的功能，模拟出类似于人脑中学习、遗忘、再学习的过程以及英文字母莫尔斯电码的响应.证明本文制备的人工突触器件在人机交互通信中的应用潜力.

关键词

场效应晶体管 / 聚合物电解质凝胶 / 碳纳米管 / 人工突触器件