Artificial Optoelectronic Synapses Based on Light‐Controllable Ferroelectric Semiconductor Memristor

神经形态工程学 材料科学 记忆电阻器 铁电性 光电子学 半导体 突触重量 神经促进 异质结 突触可塑性 电介质 纳米技术 计算机科学 电子工程 人工神经网络 人工智能 工程类 生物化学 化学 受体
作者
Yu‐Qing Hu,Wen Xu,Ningtao Liu,Yun‐Kangqi Li,Xing Deng,Zhao Guan,Yufan Zheng,Shuai Yang,Rong Huang,Fangyu Yue,Yuanyuan Zhang,Hui Peng,Binbin Chen,Ni Zhong,Ping‐Hua Xiang,Chun‐Gang Duan
出处
期刊:Advanced Optical Materials [Wiley]
卷期号:12 (14) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/adom.202302887
摘要

Abstract Numerous synaptic devices have been explored for the next generation of energy‐efficient computing techniques. Among them, optoelectronic synaptic devices based on semiconductor/ferroelectric heterostructures have received a lot of attention lately due to their amazing parallelism, efficiency, and fault tolerance properties. However, polarizing the ferroelectric layer or gating the dielectric layer is necessary to achieve tunable synaptic functions, which generally causes an increase in energy consumption and complex manufacturing processes. Here, a simple and efficient method is demonstrated to develop a tunable optoelectronic synaptic device based on a single ferroelectric semiconductor, BiFeO 3 ‐BaTiO 3 (BF‐BT). Multi‐essential synaptic functions including short‐term plasticity, paired‐pulse facilitation, and long‐term plasticity are all satisfactorily replicated by the memristor device. More significantly, light‐controllable synaptic behaviors are realized by altering the ferroelectric polarization state of BF‐BT. Synaptic devices’ relaxation characteristics enable simulation of the effects of positive/negative emotions on learning and forgetting processes. This study highlights the potential of the ferroelectric semiconductor memristor in constructing the efficient optoelectronic synapses for future neuromorphic electronics with the ability to learn and sense optical information.
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