Solid-State Oxide-Ion Synaptic Transistor for Neuromorphic Computing

神经形态工程学 氧化物 晶体管 离子 国家(计算机科学) 计算机科学 材料科学 固态 光电子学 计算机体系结构 神经科学 纳米技术 电气工程 人工神经网络 心理学 物理 人工智能 工程物理 工程类 算法 电压 量子力学 冶金
作者
Philipp Langner,Francesco Chiabrera,Nerea Alayo,Paul Nizet,Lucia Morrone,Carlota Bozal‐Ginesta,Àlex Morata,Albert Tarancón
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2408.01469
摘要

Neuromorphic hardware facilitates rapid and energy-efficient training and operation of neural network models for artificial intelligence. However, existing analog in-memory computing devices, like memristors, continue to face significant challenges that impede their commercialization. These challenges include high variability due to their stochastic nature. Microfabricated electrochemical synapses offer a promising approach by functioning as an analog programmable resistor based on deterministic ion-insertion mechanisms. Here, we developed an all-solid-state oxide-ion synaptic transistor employing $\text{Bi}_2\text{V}_{0.9}\text{Cu}_{0.1}\text{O}_{5.35}$ as a superior oxide-ion conductor electrolyte and $\text{La}_\text{0.5}\text{Sr}_\text{0.5}\text{F}\text{O}_\text{3-$\delta$}$ as a variable resistance channel able to efficiently operate at temperatures compatible with conventional electronics. Our transistor exhibits essential synaptic behaviors such as long- and short-term potentiation, paired-pulse facilitation, and post-tetanic potentiation, mimicking fundamental properties of biological neural networks. Key criteria for efficient neuromorphic computing are satisfied, including excellent linear and symmetric synaptic plasticity, low energy consumption per programming pulse, and high endurance with minimal cycle-to-cycle variation. Integrated into an artificial neural network (ANN) simulation for handwritten digit recognition, the presented synaptic transistor achieved a 96% accuracy on the MNIST dataset, illustrating the effective implementation of our device in ANNs. These findings demonstrate the potential of oxide-ion based synaptic transistors for effective implementation in analog neuromorphic computing based on iontronics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
合适的寄灵完成签到 ,获得积分10
刚刚
Getlogger完成签到,获得积分10
2秒前
xgq001835完成签到 ,获得积分10
7秒前
雷锋完成签到 ,获得积分10
8秒前
昔昔完成签到 ,获得积分10
8秒前
Kitty完成签到,获得积分10
12秒前
7788完成签到,获得积分10
16秒前
龙舞星完成签到,获得积分10
20秒前
bzdjsmw完成签到 ,获得积分10
20秒前
24秒前
史克珍香完成签到 ,获得积分10
25秒前
善良的巨人完成签到 ,获得积分20
27秒前
动听元彤发布了新的文献求助10
28秒前
MADAO完成签到 ,获得积分10
28秒前
端庄代荷完成签到 ,获得积分10
29秒前
嘟嘟雯完成签到 ,获得积分10
34秒前
大白完成签到 ,获得积分10
37秒前
Peppermint完成签到,获得积分10
37秒前
包容的忆灵完成签到 ,获得积分10
42秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
42秒前
劲秉应助科研通管家采纳,获得10
43秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
43秒前
Joy完成签到,获得积分10
44秒前
candy6663339完成签到,获得积分10
46秒前
weng完成签到,获得积分10
50秒前
54秒前
小公完成签到,获得积分10
55秒前
57秒前
57秒前
59秒前
hhh2018687完成签到,获得积分10
1分钟前
燕子完成签到,获得积分20
1分钟前
1分钟前
mei发布了新的文献求助10
1分钟前
1分钟前
翁雁丝完成签到 ,获得积分0
1分钟前
枯藤老柳树完成签到,获得积分10
1分钟前
e746700020发布了新的文献求助10
1分钟前
燕子发布了新的文献求助10
1分钟前
医生小白完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
江岸区志(下卷) 800
Wind energy generation systems - Part 3-2: Design requirements for floating offshore wind turbines 600
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
Seven new species of the Palaearctic Lauxaniidae and Asteiidae (Diptera) 400
A method for calculating the flow in a centrifugal impeller when entropy gradients are present 240
Global Higher Education Practices in Times of Crisis: Questions for Sustainability and Digitalization 200
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3695165
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3246674
关于积分的说明 9850607
捐赠科研通 2958277
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1622050
邀请新用户注册赠送积分活动 767731
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 741256