Ultraflexible and Energy‐Efficient Artificial Synapses Based on Molecular/Atomic Layer Deposited Organic–Inorganic Hybrid Thin Films

材料科学 神经形态工程学 纳米技术 佩多:嘘 双稳态 柔性电子器件 原子层沉积 混合材料 光电子学 薄膜 图层(电子) 计算机科学 人工神经网络 人工智能
作者
Chang Liu,Lin Zhu,Jingkai Weng,Yuchen Li,Zhuo Chen,Jin Lei,Tao‐Qing Zi,Di Wu,Wei Fa,Shuang Chen,Bin Liang,Aidong Li
出处
期刊:Advanced electronic materials [Wiley]
卷期号:9 (2) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/aelm.202200821
摘要

Abstract Flexible artificial synapses, a conjunctive product of brain‐inspired neuromorphic computing and wearable electronics, arouse enormous interest in highly connected and energy‐efficient neural networks. The organic–inorganic hybrid materials hold great potential in flexible devices due to versatile properties. Here, an organic–inorganic hybrid synaptic device consisting of 2 nm Al 2 O 3 and 22 nm Al‐based hydroquinone (Al‐HQ) sandwiched between Pt and poly(3,4‐ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) electrodes is prepared on highly flexible cellophane by molecular/atomic layer deposition (MLD/ALD). The vertically integrated Pt/Al 2 O 3 /Al‐HQ/PEDOT:PSS device exhibits reliable resistive switching with an ON/OFF ratio greater than 10 3 . Several important bio‐synaptic functions, such as long‐term potentiation, long‐term depression, paired‐pulse facilitation, and spike‐time‐dependent plasticity, are realized in this device with the extremely low energy consumption of ≈25.2 fJ per reset operation, which is ascribed to the unique electron trapping/detrapping and tunneling mechanism. Remarkably, the excellent flexibility and robustness of this hybrid synaptic device is confirmed under the minimum curvature radius of ≈0.7 mm after 10 4 bending cycles. A pattern recognition computation based on these hybrid synapse devices shows a 90.2% learning accuracy. This research paves a way for the MLD/ALD‐derived organic–inorganic‐hybrid‐based artificial synapse applications in flexible energy‐efficient neuron network systems toward system‐on‐plastics.
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