【器件论文】Zn 掺杂 Ga₂O₃ 基双端人工突触器件用于类脑计算应用

        由福州大学的研究团队在学术期刊 Science China Materials 发布了一篇名为 Zn-doped Ga₂O₃ based two-terminal artificial synapses for neuromorphic computing applications（Zn 掺杂 Ga₂O₃ 基双端人工突触器件用于类脑计算应用）的文章。

摘要

        非晶态氧化镓（a-Ga₂O₃）具有载流子浓度低、迁移率有限的特点，这限制了其在类脑计算中的应用。本研究在无氧条件下利用射频磁控溅射（RFMS）制备了 Zn 掺杂的 Ga₂O₃（ZGO）人工突触器件。与未掺杂 Ga₂O₃ 相比，ZGO 器件在 254 nm 光照下的兴奋性突触后电流（EPSC）增加了 106 倍，其响应强度与光脉冲参数呈正相关。在光脉冲调制下，器件表现出从短时可塑性向长时可塑性的动态行为，包括成对脉冲增强（PPF）以及学习-遗忘-再学习过程。此外，突触事件的电学和光学能耗低至 28 fJ 和 2 nJ。机制分析表明，ZGO 薄膜中丰富的氧空位导致了持久光电导效应。基于 ZGO 器件的多层感知机（MLP）仿真在手写数字识别中达到了 90.74% 的准确率，即使在 50% 的噪声下也能保持 76.18% 的准确率。Zn 掺杂为 Ga₂O₃ 类脑器件提供了一种新的材料设计途径，展示了其在未来类脑计算应用中的潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1007/s40843-025-3498-5