? ? ? ?基于馮·諾依曼架構(gòu)的傳統(tǒng)數(shù)字計算機，其數(shù)據(jù)處理與存儲分離結(jié)構(gòu)限制了其工作效率同時帶來巨大功耗，無法滿足大數(shù)據(jù)時代下計算復雜性的需求。同時，上述缺陷也阻礙了深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡的進一步發(fā)展。而借鑒人腦神經(jīng)突觸結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、高低阻態(tài)連續(xù)可調(diào)的非易失性阻態(tài)憶阻器是實現(xiàn)類腦神經(jīng)形態(tài)計算中至關(guān)重要的一步。

　　目前，模仿生物神經(jīng)系統(tǒng)中突觸間隙神經(jīng)遞質(zhì)釋放過程與電信號傳遞處理調(diào)控構(gòu)建的多柵極人造神經(jīng)元晶體管常表現(xiàn)出高低電阻態(tài)的突變。然而，基于二維材料的兩端電阻開關(guān)器件通常表現(xiàn)出從高電阻狀態(tài)到低電阻狀態(tài)的突變。

　　為解決上述問題，中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所丁古巧研究員課題組與深圳大學電子科學與技術(shù)學院的韓素婷副教授、深圳大學高等研究院周曄研究員聯(lián)合課題組與合作，利用新型碳基二維半導體材料C3N實現(xiàn)了可調(diào)突觸行為的人工突觸模擬憶阻器。該器件可以實現(xiàn)電阻值隨著連續(xù)的電壓掃描而逐漸變化的典型的憶阻行為。近常壓X射線光電子能譜證實C3N薄膜中的質(zhì)子傳導過程實現(xiàn)了器件的憶阻特性。C3N中大量的晶格N原子使其成為高質(zhì)量的質(zhì)子接受材料。與此同時，在C3N與PVPy之間的氫鍵網(wǎng)絡有助于質(zhì)子傳導。該憶阻器能實現(xiàn)多種生物突觸中的突觸可塑性模擬，包括興奮性突觸后電流，雙脈沖易化，雙脈沖抑制，雙脈沖易化轉(zhuǎn)換為雙脈沖抑制以及強直后增強等。

　　該項工作表明，基于質(zhì)子傳導憶阻器的人工突觸在進一步構(gòu)建神經(jīng)形態(tài)計算系統(tǒng)具有巨大潛力。同時，該工作也是新型碳基二維半導體材料C3N應用研究的又一突破。相關(guān)工作以“Tunable Synaptic Behavior Realized in C3N Composite based Memristor”為題，于Nano Energy在線發(fā)表（http://www.sciencedirect.com./science/article/pii/S2211285519300540），第一作者為深圳大學電子科學與技術(shù)學院副研究員周黎博士和上海微系統(tǒng)所博士后楊思維。

　　該工作得到博士后創(chuàng)新人才支持計劃（BX201700271），博士后面上項目（2017M621564），國家自然科學基金面上項目（11774368）、青年基金（11804353），上?？萍汲晒D(zhuǎn)化項目（18511110600）的支持。