具有低功耗和高稳定性的离子凝封闭矿场效应晶体管,用于神经形态应用
Jiangnan Xia1,2,3, Ziyu Wan2, Chengyuan Peng2
1Key Laboratory for Micro/Nano Optoelectronic Devices of Ministry of Education, School of Physics and Electronics, Hunan University, Changsha 410082, China.
ACS applied materials & interfaces
|February 5, 2025
概括
我们使用Ruddlesden-Popper锡化 Perowskites开发了稳定的低压场效应晶体管. 这些设备使节能的人工神经网络能够进行高精度的物品分类.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 拉德尔斯登-波珀 (RP) 锡化物矿 (THPs) 是光电子领域有前途的二维半导体.
- 基于THP的现有的场效应晶体管 (FET) 面临着高操作电压和稳定性的挑战.
研究的目的:
- 开发用于THP FETs的新型离子凝介电材料.
- 为了提高设备的稳定性和降低操作电压.
- 探索THP FETs在神经形态计算中的潜力.
主要方法:
- 离子凝介电材料 (PVDF-HFP和[EMIM+][TFSI-]) 与PEA2SnI4和BA2SnI4.4的集成.
- 在2英寸的晶片上制造和表征FET.
- 使用开发的FET进行人工神经网络的构建和测试.
主要成果:
- 在PEA2SnI4 FETs中实现了低至2V的创纪录的低工作电压.
- 对于BA2SnI4 FETs,已证明设备的增强稳定性超过100天.
- 具有超低能耗的突触行为 (每次操作5×10^-11 J).
- 构建了人工神经网络,以97%的准确度进行项目分类.
- 与基于GPU的网络相比,培训的能源消耗显著降低.
结论:
- 离子凝封闭的BA2SnI4 FET为低功耗,高稳定性电子和神经形态设备提供了一个有前途的平台.
- 开发的技术为下一代基于矿的应用铺平了道路.
- 这些发现推动了基于二维半导体的神经形态计算领域的发展.


