Amorphous Silicon Oxide Nanoflakes Coupled With Single‐Layer Graphene as Reliable Bio‐Photonic Synapse Integrating With Dual‐Functionalities of Photoreceptor and Memory Effects

材料科学 石墨烯 突触 氧化物 光子学 纳米技术 图层(电子) 双层 对偶(语法数字) 光电子学 氧化硅 无定形固体 氮化硅 神经科学 艺术 化学 文学类 有机化学 冶金 生物
作者
Kuan‐Han Lin,Le Võ Phương Thuận,Yi‐Ting Li,Po‐Hsuan Hsiao,Yu‐Cheng Yen,C. S. Lue,Chia‐Yun Chen
出处
期刊:Advanced Optical Materials [Wiley]
卷期号:13 (17) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adom.202403103
摘要

Abstract Neuromorphic computing, characterized by self‐learning and highly parallel computing, addresses the von Neumann bottleneck inherent in traditional computing architectures. The photosynaptic device holds great potential in the past few years to mimic the pivotal behavior of biological synapses, facilitating information storage and processing for neuromorphic computing. Despite many materials and synaptic architecture has been well documented in previous literature, there is much debate concerning the solution toward effectively prolonging the retention time of photosynaptic devices without necessitating an increase in program voltages. In this study, defect engineering through modification of amorphous silicon oxide nanoflakes (SiONFs) with polymethyl methacrylate (PMMA) polymeric matrix, ruling dual‐functional optical receptor and floating gate, is demonstrated. It is revealed that the dangling configurations of SiONFs are passivated via PMMA modification, mitigating the non‐radiative recombination process; whereas deep trap states of oxygen vacancies associated with long‐level trapping of photoexcited electrons states challenge to be passivated, thereby inducing the hole currents in the graphene channel and achieving longer retention time through capacitive coupling. The integrated devices demonstrate the discernible memory effect to emulate the intricate functionalities observed in biological synapses, including photonic‐driven excitatory postsynaptic current, paired pulsed facilitation, short‐ and long‐term memory, and learning‐forgetting‐relearning behaviors.

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