Fully photon modulated heterostructure for neuromorphic computing

神经形态工程学 材料科学 兴奋性突触后电位 抑制性突触后电位 光电子学 神经促进 突触 变质塑性 神经科学 突触可塑性 人工智能 计算机科学 人工神经网络 生物 生物化学 受体
作者
Huilin Li,Xiantao Jiang,Wenbin Ye,Han Zhang,Li Zhou,Feng Zhang,Donghong She,Ye Zhou,Su‐Ting Han
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:65: 104000-104000 被引量:131
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2019.104000
摘要

Neuromorphic computing has attracted great attention to mimic the brain functions of perception, learning and memory, which are considered to overcome the von Neumann bottleneck. Here, we developed a novel neuromorphic device based on the ZnO/PbS hybrid heterostructure in order to emulate the bio-synaptic activities in the fully photon modulated mode. Owing to regulation of the conduction state, the excitatory and inhibitory activities have been emulated with the excitation of long-wavelength and short-wavelength photons in the ZnO/PbS neuromorphic device. Excitatory plasticity can be mimicked with the UV light, and IR light induces the inhibitory effect. Furthermore, other synapse functions have also been emulated in these modes, including long-term plasticity, short-term plasticity, paired-pulse facilitation/depression, spike-rate-dependent plasticity, etc. Meanwhile, an artificial neural network has been simulated based on the synaptic plasticity of the excitatory and inhibitory effect in the fully photon modulation, and recognition rates up to 67 ± 6% can be achieved to distinguish the letter images. Our multifunctional artificial synapse based on the fully photon stimulation can open up a new and efficient way for constructing neuromorphic systems.
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