我校許并社教授團隊在國際高水平期刊《Small》上發(fā)表碳化硅憶阻器最新研究成果

憶阻器是一種新型的電子元件，其作用類同于大腦中信息處理基本單元的神經(jīng)突觸功能，用其構建的芯片具有類腦學習和低功耗的特點，是未來神經(jīng)形態(tài)器件和人工智能器件重要發(fā)展方向。近日，我校物理與信息科學學院材料原子分子科學研究所許并社領導的認知材料團隊尉國棟教授在著名國際學術期刊《Small》上發(fā)表題為“SiC@NiO Core-Shell Nanowire Networks-Based Optoelectronic Synapses for Neuromorphic Computing and Visual Systems at High Tempersture”的高水平論文。我校碩士研究生申偉康為第一作者，物理學院王盼老師為共同第一作者，尉國棟教授和李國強教授為共同通訊作者，陜西科技大學為第一通訊單位，華南理工大學為共同通訊單位，該論文的發(fā)表標志著我校在基于第三代半導體碳化硅基光電突觸器件在神經(jīng)形態(tài)計算和人工視覺系統(tǒng)方面的突破。

由于在結構、信息傳輸和計算方面具有相似性，一維納米線網(wǎng)絡成為神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)研究領域的一個前景廣闊的平臺，并且基于納米線網(wǎng)絡的神經(jīng)形態(tài)突觸器件有望克服當前馮-諾依曼瓶頸，從而實現(xiàn)高信息處理率和低功耗的智能高效傳感和計算功能。碳化硅（SiC）是近年來國內(nèi)外重點研究和發(fā)展的第三代寬帶隙半導體材料，是制備高性能、可應用于惡劣環(huán)境下的光電器件的理想材料。在前期大量研究工作基礎上，本報道利用SiC@NiO核殼納米線網(wǎng)絡構建了高質量具有非易失性能的光電突觸器件。該器件具有良好的電響應性，表現(xiàn)出可調節(jié)的突觸可塑性，如短期可塑性（STP）、長時程增強（LTP）、長時程抑制（LTD）、興奮性突觸后電流（EPSC）、雙脈沖易化（PPF）和脈沖時序依賴可塑性（STDP）等。除了這些基本的電突觸行為外，該器件還成功地展示了先進的神經(jīng)形態(tài)功能，如光致雙脈沖異化（PPF）、短期記憶（STM）、長期記憶（LTM），以及在室溫和高溫條件下的“學習-遺忘-再學習”認知功能?？紤]到該器件的光敏性和穩(wěn)定性，成功構建了一個5×3的光電突觸陣列。通過調節(jié)光照射的次數(shù)，該裝置展示了模擬圖案化視覺記憶的能力。此外，該器件還驗證了異源突觸易化的概念，從而完善了神經(jīng)網(wǎng)絡的架構，增強了神經(jīng)形態(tài)計算能力。總之，神經(jīng)形態(tài)SiC-NiO納米線薄膜作為一種新穎的光電憶阻材料，其同時集合寬帶隙SiC和NiO半導體材料、一維納米結構和納米線薄膜的眾多優(yōu)異性能于一身，有助于在高效、高穩(wěn)定、高集成度、低功耗的紫外視覺神經(jīng)形態(tài)器件、視覺智能紫外火焰監(jiān)控等領域取得重大突破，為未來類腦器件的發(fā)展帶來奠定一定的前期研究基礎。

附：論文信息

SiC@NiO Core-Shell Nanowire Networks-Based Optoelectronic Synapses for Neuromorphic Computing and Visual Systems at High Tempersture. Weikang Shen⁺, Pan Wang⁺, Guodong Wei*, Shuai Yuan, Mi Chen, Ying Su, Bingshe Xu, and Guoqiang Li*

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202400458

新聞小貼士：

尉國棟，男，1981年出生，山西大同人，現(xiàn)工作單位為陜西科技大學物理與信息科學學院。博士，教授，博士生導師，長期致力于碳化硅基半導體納米材料的可控制備及其光電器件應用研究。到目前為止，已經(jīng)在國內(nèi)外學術刊物發(fā)表SCI收錄論文100多篇。在AFM、JACS, NAPG, CEJ, Small, ACS AMI, CC, Nanoscale, Nanoresearch, JMCA, JPCC, APL等期刊上發(fā)表論文100余篇（第一作者/通訊作者論文50余篇）和發(fā)明專利18項，H因子為39，受邀作為40余種國際知名刊物的審稿人；主持和參與國家自然基金委項目5項，973計劃前期研究專項、寧波市科技攻關等10多項不同級別的項目，其中主持國家自然基金面上和青年各一項，浙江省和吉林省面上項目各一項。

教師網(wǎng)頁：https://clyjs.sust.edu.cn/info/1017/1148.htm

附：2022年至今來陜西科技大學發(fā)表的通訊作者論文：

1. Qiuye Wang, Liyan Dong, Minze Li, Honglai Lu, Guodong Wei*, Yang Qu, Guofeng Wang*, Advanced Functional Materials, 2022, 32(41), 2207330. (SCI一區(qū), IF:19.9)

2. Liyan Dong, Shuai Yuan, Guodong Wei*, Peifen Zhu, Shufang Ma, Bingshe Xu, Ya Yang*, Small, 2023, 2306998. (SCI一區(qū), IF:13.3)

3. Weikang Shen⁺, Pan Wang⁺, Guodong Wei*, Shuai Yuan, Mi Chen, Ying Su, Bingshe Xu, Guoqiang Li*, Small, 2024, 2024, 2400458. (SCI一區(qū), IF:13.3)

4. Shuaikai Xu*, Yubing Li, Tangming Mo, Guodong Wei*, Ya Yang*, Energy Storage Materials, 2024, 69, 103379. (SCI一區(qū), IF:20.4)

5. Yinxiang Wang, Yanna Zhao*, Peifeng Zhu, Xiantong Wu, Liping Ding, Guodong Wei*, Ying Su*, Applied Surface Science, 2023, 639, 158261. (SCI一區(qū), IF:6.7)

6. Shuai Yuan, Bocang Qiu, Koshayeva Amina, Lan Li, Peichen Zhai, Ying Su, Tao Xue, Tao Jiang, Liping Ding*, Guodong Wei*, ACS Applied Materials & Interfaces, 2022 14, 18, 21242-21252. (SCI一區(qū), IF:10.4)

7. Huan Liu, Danni Xue, Jiayao Zhang, Chenjie Gu, Guodong Wei*, Tao Jiang*, Sensors and Actuators B: Chemical, 2023, 394, 134404. (SCI一區(qū), IF:8.4)

8. Shuaikai Xu, Hongpeng Yang, Yubing Li, Haifu Huang, Xianqing Liang, Yuanhao Wang, Qing Hu, Guodong Wei*, Ya Yang*, Chemical Engineering Journal, 2023, 464, 142645. (SCI一區(qū), IF:16.7)

9. Shuaikai Xu,Surong Yan, Xue Chen, Haifu Huang, Xianqing Liang, Yuanhao Wang, Qing Hu, Guodong Wei*, Ya Yang*, Chemical Engineering Journal, 2023, 459, 141528. (SCI一區(qū), IF:16.7)

10. Shuai Yuan, Zhe Feng, Bocang Qiu, Ying Li, Peichen Zhai, Lan Li, Zuheng Wu, Shufang Ma, Bingshe Xu, Liping Ding*, Guodong Wei*, Guozhen Shen*, Science China Materials, 2023, 66, 3238-3250. (SCI一區(qū), IF:8.64)

11. Jiali Ma, Lanxin Xu, Yongling Zhang, Liyan Dong, Chenjie Gu, Guodong Wei*, Jiang Tao*, Journal of Colloid and Interface Science, 2022, e626, 787-802. (SCI一區(qū), IF:9.96)

12. Mingxia Lu, Peichen Zhai, Lan Li, Koshayeva Amina, Shuai Yuan, Ying Su, Rui Lou, Liping Ding, Ang Li*, Guodong Wei*, Sensors and Actuators A: Physical, 2023, 363, 1147411. (SCI二區(qū), IF:4.6)

13. Lan Li, Shuai Yuan, Peichen Zhai, Ying Su, Rui Lou, Xiaodong Hao, Hengsheng Shan, Tao Xue, Hongmei Liu, Tianhua Meng, Tao Jiang, Liping Ding*, Guodong Wei*, Sensors and Actuators A: Physical, 2022, 346, 113878. (SCI二區(qū), IF:4.6)

14. Huan Liu, Jialong Zhao, Shijiao Fu, Danni Xue, Ziqi Zhao, Chenjie Gu, Guodong Wei*, Tao Jiang*, Surfaces and Interfaces, 2024, 46, 104161. (SCI二區(qū), IF:6.2)

15. Lan Li, Guodong Wei,* Peifen Zhu, Ying Su, Liping Ding, Shufang Ma, Bingshe Xu, Yuanhao Wang*, Ya Yang*, 2024, Applied Materials Today, 2024, 37, 102114. (SCI二區(qū), IF:8.3)

（核稿：張鵬偉 編輯：劉倩）