近日，物理学系浙理工氧化镓团队，在应用物理领域国际知名期刊《Applied Physics Letters》上发表了题为“Enhancing plasticity in Optoelectronic Artificial Synapses: a pathway to efficient Neuromorphic Computing”的学术论文。物理学硕士生袁佳豪为论文第一作者，浙江理工大学物理学系为论文第一署名单位。吴超博士、郭道友特聘教授为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金区域联合重点项目、国家自然科学基金面上项目、浙江省万人计划青年拔尖人才项目、松山湖材料实验室开放课题重点项目的支持。
工作简介：
非晶氧化镓因存在众多氧空位而具有明显的持续光电导效应(PPC)，在合适的工作电压下通过控制激励光的开关时序、宽度或次数，可以使非晶氧化镓基光电器件实现类似生物突触短期突触可塑性(STP)和长期突触可塑性(LTP)的功能。然而通过传统方式得到的光电突触器件存在可塑性低、突触记忆能力差的问题，严重阻碍了光电突触器件的发展。
本工作创新性地利用等离子体增强化学气相沉积系统（PECVD），通过Ar等离子体轰击非晶氧化镓薄膜，在表面引入了更多氧空位形成类似双层结构的氧化镓功能层，从而显著提升了器件的可塑性和记忆效果。通过对比不同Ar等离子体处理时长条件下的突触性能，得到15分钟Ar等离子体处理效果最佳的结果。并构建反向传播神经网络，结合导出的器件权重（电导）数据矩阵，验证了这一结论。值得一提的是，无Ar处理、处理15分钟和30分钟最终(50次迭代)在MNIST手写数字识别任务中准确率分别达到了91.93%、94%和93.34%。本工作制备的非晶氧化镓基光电突触器件具有良好的图像分类能力和感存一体的优势，器件模型也具有较高的性能，这也为未来制备高性能光电突触器件研究提供了新思路，为视觉神经形态计算这一领域的发展贡献了力量。
图1：本工作的图文摘要
论文信息：
J. H. Yuan, C. Wu*, S. L. Wang, F. M. Wu, C. K. Tan, D. Y. Guo*,Appl. Phys. Lett.124, 021101 (2024).
URL:https://doi.org/10.1063/5.0183718
