Quantum Dot Optoelectronic Synaptic Devices With Long Memory Time Enabled by Trap Density Regulation

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作者
Zhicheng Li,Ruiqi Zhang,Zhulu Song,Jiayun Sun,Zhaojin Wang,Dan Wu,Kai Wang
出处
期刊:IEEE Transactions on Electron Devices [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:70 (10): 5169-5176
标识
DOI:10.1109/ted.2023.3303286
摘要

Optoelectronic synaptic devices based on 0-D materials, such as quantum dots (QDs), have emerged for neuromorphic computing due to their unique photoelectric properties and low-cost solution-based manufacturing process. In the field of QD optoelectronic synaptic devices, traps are considered to play an important role in memory. However, there are few studies on regulating traps to specify the memory ability of the device. Here, the relationship between traps and device memory ability is clarified through the research of optoelectronic synaptic devices based on the hybrid structure of CdSe/ZnS QDs and poly(3-hexylthiophene) (P3HT). By regulating the trap density on the surface of CdSe/ZnS QDs, the memory ability of devices is enhanced to 2 times, and the memory time of the device reaches up to 350 s, with low energy consumption of 29.2 pJ for conducting a synaptic activity. In addition, the device can emulate essential synaptic functions, such as excitatory postsynaptic current (EPSC), short-term plasticity (STP), and long-term plasticity (LTP), which can be manipulated by light intensity, light pulse interval, and the number of light pulses. Furthermore, in the simulation of image recognition where the device conductance values are utilized as synaptic weights, the recognition accuracy achieves 90.86%, and maintains above 80% after 160 s of forgetting process.

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