Ultralow Energy Consumption and Fast Neuromorphic Computing Based on La0.1Bi0.9FeO3 Ferroelectric Tunnel Junctions

神经形态工程学 人工神经网络 计算机科学 遗忘 铁电性 人工智能 能源消耗 预处理器 材料科学 电气工程 光电子学 工程类 语言学 哲学 电介质
作者
Pan Gao,Mengyuan Duan,Guanghong Yang,Weifeng Zhang,Caihong Jia
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:24 (35): 10767-10775
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.4c01924
摘要

Low-power and fast artificial neural network devices represent the direction in developing analogue neural networks. Here, an ultralow power consumption (0.8 fJ) and rapid (100 ns) La0.1Bi0.9FeO3/La0.7Sr0.3MnO3 ferroelectric tunnel junction artificial synapse has been developed to emulate the biological neural networks. The visual memory and forgetting functionalities have been emulated based on long-term potentiation and depression with good linearity. Moreover, with a single device, logical operations of "AND" and "OR" are implemented, and an artificial neural network was constructed with a recognition accuracy of 96%. Especially for noisy data sets, the recognition speed is faster after preprocessing by the device in the present work. This sets the stage for highly reliable and repeatable unsupervised learning.

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