Thermally Tunable Analog Memristive Behaviors in Sulfurized In2Se3 Nanoflakes for Bio-Plausible Synaptic Devices

神经形态工程学 仿真 记忆电阻器 材料科学 可塑性 电阻随机存取存储器 突触可塑性 长时程增强 突触重量 纳米技术 计算机科学 生物系统 电子工程 电压 人工神经网络 化学 物理 人工智能 经济增长 工程类 复合材料 经济 受体 生物 量子力学 生物化学
作者
Song Hao,Yanfang Niu,Shancheng Han,Jingjie Li,Nan Wang,Xiaogan Li
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:6 (13): 12393-12401
标识
DOI:10.1021/acsanm.3c02076
摘要

Combining the intrinsic superiorities of two-dimensional materials and the emerging demand for neuromorphic computing, two-dimensional memristors have achieved huge advances in materials exploration and synaptic functionality emulation. However, their neuromorphic applications are still in the early stage since digital memristive behaviors for most of them are inconsistent with gradual biological synaptic plasticity. Here, we developed a simple approach to realize analog and thermal tunable memristive behaviors by introducing sulfur vacancies in CVD-grown In2Se3 nanoflakes through secondary sulfurization treatment. The density functional theory and ab initio molecular dynamics simulations confirm that sulfurized and defective In2Se3 can remain thermal stability at elevated temperatures up to 550 K. Therefore, we systematically investigated the temperature-dependent analog and tunable memristive behaviors and realized linear weight update with ultrawide dynamic range in sulfurized In2Se3 at high temperatures. The developed memristive device successfully emulates bio-realistic synaptic functionalities including transformation from short- to long-term plasticity, paired-pulse facilitation, posttetanic potentiation, spike-amplitude-dependent plasticity, spike-rate-dependent plasticity, and spike-time-dependent plasticity effects. It is unveiled that the formation energy of sulfur vacancy is greatly smaller than that of selenium, while their roughly same migration barriers can be modulated by electric field and temperature. Therefore, we put forward that the applied electric field can mediate vacancy migration in the sulfurized In2Se3 to gradually regulate the conductance, thereby realizing the emulation of synaptic plasticity. This work provides a promising approach to designing bio-plausible memristive devices for robust neuromorphic applications at high temperatures.

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
蛇從革应助好晒采纳,获得30
刚刚
刚刚
happyboy2008发布了新的文献求助10
1秒前
好学的泷泷完成签到 ,获得积分10
1秒前
田...发布了新的文献求助10
2秒前
阿易关注了科研通微信公众号
2秒前
3秒前
DUKE完成签到,获得积分10
3秒前
林一发布了新的文献求助10
3秒前
超帅远望发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
寒冷的妙梦完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
完美世界应助落后从阳采纳,获得10
4秒前
李健的小迷弟应助罗洛洛采纳,获得10
5秒前
求求发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助30
7秒前
keyantong用户完成签到,获得积分20
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
finn发布了新的文献求助10
8秒前
小马甲应助lyq采纳,获得10
8秒前
8秒前
Bilipear发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
王歪歪完成签到,获得积分10
9秒前
蛋黄完成签到 ,获得积分10
9秒前
丫丫发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
kk发布了新的文献求助10
9秒前
雲霁完成签到,获得积分10
10秒前
哈基米完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
12秒前
催化民工发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
12秒前
活泼的棒棒糖完成签到,获得积分10
13秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5750276
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5463221
关于积分的说明 15366303
捐赠科研通 4889428
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2629165
邀请新用户注册赠送积分活动 1577481
关于科研通互助平台的介绍 1533992