Optoelectronic dual-synapse based on wafer-level GaN-on-Si device incorporating embedded SiO2 barrier layers

神经形态工程学 薄脆饼 光电子学 材料科学 突触 晶体管 计算机科学 人工神经网络 电压 电气工程 人工智能 工程类 神经科学 生物
作者
Kuan‐Chang Chang,Huangbai Liu,Xinqin Duan,Zehui Peng,Xinnan Lin,Lei Li
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:125: 109564-109564 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2024.109564
摘要

Optoelectronic synapses possess the potential to seamlessly integrate perception, storage, and neuromorphic computation, thereby offering advantages in constructing artificial vision systems. Gallium nitride (GaN) materials, renowned for their exceptional optoelectronic characteristics and the compatibility of Silicon-based GaN (GaN-on-Si) with CMOS technology, contribute significantly to realizing large-scale optoelectronic neuromorphic circuits. In this study, we present an optoelectronic dual-synapse based on a structurally-improved AlGaN/GaN MIS-HEMT with ring-shaped SiO2 barriers embedded surrounding the source and drain regions. This device facilitates simultaneous signal transmission to the source and drain through current-limiting electrical breakdown beneath the gate. This integration of two discrete optoelectronic synapses within a single device enhances neural signal transmission nodes and branching connectivity, facilitating the construction of large-scale neuromorphic circuits. Under the co-influence of electrical and optical pulses, the device not only demonstrates excellent optoelectronic synaptic characteristics but also exhibits the ability to modulate the critical wavelength of synaptic responses by varying the source/drain voltage, effectively simulating the light signal recognition observed in biological retinas. The synergistic operation of the two sub-synapses enables a successful transition from short-term potentiation (STP) to long-term potentiation (LTP). Furthermore, leveraging the device's STP, we emulate the function of artificial retina through a GaN optoelectronic neuromorphic array, successfully achieving image recognition in conjunction with artificial neural networks (ANNs). The devices developed in this study, based on GaN-on-Si allow wafer-level manufacturing, provding a promising avenue for the large-scale production of optoelectronic synapse devices and the realization of artificial vision systems.
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
认真的友卉完成签到,获得积分10
1秒前
悦耳立诚发布了新的文献求助20
1秒前
2秒前
芙芙完成签到,获得积分20
2秒前
Anonymous完成签到,获得积分10
2秒前
诚心匪发布了新的文献求助10
4秒前
7秒前
8秒前
青峰流火完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
洋洋发布了新的文献求助10
10秒前
酷波er应助顾子墨采纳,获得10
11秒前
12秒前
12秒前
777发布了新的文献求助10
14秒前
Zyra发布了新的文献求助10
14秒前
Wh1spers完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
AllRightReserved应助桃子采纳,获得10
15秒前
wway发布了新的文献求助10
17秒前
Niki发布了新的文献求助20
18秒前
Bryan发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
椰子糖发布了新的文献求助10
19秒前
luoman5656完成签到,获得积分10
20秒前
太眠完成签到,获得积分10
20秒前
777完成签到,获得积分10
21秒前
有机小鸟发布了新的文献求助10
22秒前
芙芙发布了新的文献求助20
24秒前
斯文败类应助朵朵采纳,获得10
26秒前
Polar_bear完成签到,获得积分10
26秒前
28秒前
酷波er应助天晴采纳,获得10
28秒前
无花果应助洋洋采纳,获得10
32秒前
33秒前
35秒前
文伊蕊完成签到,获得积分10
36秒前
00今天也要看文献完成签到 ,获得积分10
36秒前
37秒前
39秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Developing Genetic Editing Tools for Lysobacter 2000
卤化钙钛矿人工突触的研究 2000
Моделирование процессов самоорганизации в кристаллообразующих системах 1000
History of U.S. Space Surveillance and Satellite Cataloging 1000
Malcolm Fraser : a biography 700
Handbook of Optical Systems,Volume 6:Advanced Physical Optics 666
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6514827
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8308202
关于积分的说明 17755052
捐赠科研通 5616624
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2924768
邀请新用户注册赠送积分活动 1901797
关于科研通互助平台的介绍 1763125