Optically excited threshold switching synapse characteristics on nitrogen-doped graphene oxide quantum dots (N-GOQDs)

石墨烯 材料科学 量子点 纳米技术 光电子学 突触 神经科学 生物
作者
Mumtaz Ali,A.S. Sokolov,Min Jae Ko,Changhwan Choi
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier BV]
卷期号:855: 157514-157514 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157514
摘要

Carbon-based organic material such as nitrogen-doped graphene oxide quantum dots (N-GOQDs) is a new-class material with unique biocompatible, high chemical inertness, and elevated photoluminescence properties. Two-terminal diffusive memristors can faithfully replicate biological synapse function via mutual similarities of in-/out-diffusion of Ag+ ions with biological Ca2+ migration dynamics for neural network applications. Inspired by hetero-plasticity phenomenon, in which Ca2+ dynamics can also be tuned by the 3rd counterpart – neuromodulatory axon, in this study, using an ultra-violet light source, we develop N-GOQDs based diffusive memristor that performs light-modulated synaptic behaviors. Specifically, photo-sensitive N-GOQDs ionic conductor shows n-π∗ electron transitions under UV excitation; yet, nitrogen-doping further facilitates the electron transitions, giving out additional conductance induced by light. Further, we demonstrate endurable threshold resistive switching (TS) behavior based on Ag+ ions migration and its variety of facilitations via assisted UV illumination. The enhancement of post-synaptic current under assisted UV light, as well as the light stimulated transition from short-to long-term memory potentiation have been achieved. These findings are believed to be a step forward for the realization of higher bandwidth synapse modulation as future hardware-based neural network applications.
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