用于神经形态计算的多功能ZnO-P3HT异质结两端光电突触

由于宽带宽、低功耗、高传导速度和出色的互连性，光调制突触被认为是最有前途的候选人之一，可为克服冯诺伊曼瓶颈以及构建神经形态计算铺平道路。在此，通过简单的两步旋涂过程制备了基于ZnO/P3HT异质结的光电突触忆阻器。器件可以模拟典型的神经形态行为，例如兴奋性后突触电流（EPSC）、双脉冲易化（PPF）、短期可塑性（STP）向长期可塑性（LTP）的转变以及通过调节施加的光脉冲的“学习经验”行为。除了光电突触行为外，器件还结合了光逻辑功能（“与”和“或”操作）和类似于人类视觉识别记忆系统中的光学信息检测和存储功能。

器件制备：

1.溶胶凝胶法制备ZnO薄膜：清洗ITO玻璃基片，UV-ozone处理20分钟，将预备溶液（锌醋酸（1.1 g）、2-甲醚乙醇（10 mL）和MEA（0.32 mL）混合在60°C搅拌2小时制备）旋涂（1000 rpm 30秒）到ITO/玻璃基片上，再200°C烘烤30分钟。

2.手套箱中旋涂制备P3HT薄膜：将P3HT预备溶液（P3HT（10 mg）溶解在氯苯（1 mL）中）旋涂（1000 rpm 40秒）在ZnO/ITO基片上，再50°C烘烤2小时。

3.顶电极生长：热蒸发连续沉积Cr（10 nm）和Au（50 nm）获得ITO/ZnO/P3HT/Au突触器件。

Fig.2b-520 nm

图4c展示了”AND”逻辑，在该逻辑中，同时应用445和520nm光脉冲（0.8mW cm-2）到器件上，ΔPSC值可以超过阈值。当光强度增加到1.14 mW cm-2时，445和520 nm光脉冲中的一个或两个都可以引起ΔPSC值大于阈值，这意味着实现了”OR”逻辑。

如图5所示，由9个器件组成3×3阵列，通过光波长和强度编码以证明图像的识别和记忆能力。每个突触器件都被特定的像素波长或强度的10个光脉冲（脉冲宽度为0.1秒，频率为5或1 Hz）刺激。实验测量ΔPSC的衰减，绘制图像以获得输出图像。