Brain-X | 王中林院士、孙其君、田博博：基于α-In2Se3的多模态神经形态晶体管

以下文章来源于学科交叉脑 ，作者Brain-X

人类的多感官神经网络，通过对输入的复杂信息进行整合与分析，从而提高认知功能的可靠性和扩展性。受生物神经网络的启发，构建具有多模态感知能力的人工神经形态系统，有望克服“冯·诺依曼瓶颈”，发挥其在高效感知和计算不同类型信号中的优势。摩擦纳米发电机（TENG）依据接触起电和静电感应原理，在收集和转化低频机械能方面展现出广泛的应用前景。TENG能够与半导体器件有效结合，通过摩擦电势调制沟道中电荷载流子的传输过程，从而实现对外界位移/压力刺激的感知和处理。然而，对于在单一器件内实现多种类型刺激的仿生感知和信息处理，仍然需要克服许多挑战。

中国科学院北京纳米能源与系统研究所（Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems, CAS）孙其君课题组提出将TENG与α相硒化铟（α-In2Se3）突触晶体管相结合，构建了一种具有多模态可塑性的摩擦电-铁电-光电人工神经形态晶体管。由于α-In2Se3良好的铁电和光电特性，在TENG的接触分离动作下，位移脉冲能够影响α-In2Se3的铁电极化并触发突触后电流（PSC），并且在620 nm光照的作用下同样能够模拟典型的光突触行为，其突触特征包括短时程/长时程可塑性、双脉冲易化和脉冲频率依赖可塑性等。在机械位移和光照的协同作用下实现异突触可塑性和时空动态逻辑功能。此外，利用位移和光的成对脉冲刺激，在α-In2Se3晶体管上实现布尔逻辑功能的切换以及模拟联想学习行为。

该工作所提出的摩擦电-铁电-光电人工神经形态晶体管在交互式神经网络和下一代人工智能领域中具备较大的应用潜力。该成果已发表在Brain-X（交叉脑科学）上，文题为“Tribo-ferro-optoelectronic neuromorphic transistor of α-In2Se3”。

课题组硕士研究生冯振语为该论文第一作者，中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士、孙其君研究员和华东师范大学田博博教授为共同通讯作者。

转自：“解说科研项目”微信公众号

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