A Vis‐SWIR Photonic Synapse with Low Power Consumption Based on WSe2/In2Se3 Ferroelectric Heterostructure

神经形态工程学 材料科学 光子学 光电子学 异质结 铁电性 突触 小型化 纳米技术 计算机科学 神经科学 人工神经网络 人工智能 生物 电介质
作者
Xuan Li,Shuo Li,Bin Tang,Jianhui Liao,Qing Chen
出处
期刊:Advanced electronic materials [Wiley]
卷期号:8 (10) 被引量:20
标识
DOI:10.1002/aelm.202200343
摘要

Abstract Neuromorphic visual sensory and memory systems that can sense, learn and memorize optical information have great potential in many areas such as image recognition and autonomous driving. However, most current artificial neuromorphic vision technology is suffering from large power consumptions (>100 pJ per switching), high circuitry complexity, and difficulty in miniaturization due to the physical separation of the optic sensing, processing, and memory units. Here, a photonic neuromorphic device based on WSe 2 /In 2 Se 3 van der Waals (vdW) heterostructure is developed to meet the requirements of high‐performance photonic synapse devices. Owing to the optically controlled ferroelectric polarization switching, the device shows light‐tunable synaptic functions. For the first time, the light‐stimulated synaptic behavior extends from visible light to short‐wavelength infrared region (up to 1800 nm). Taking advantage of the ultra‐low dark current of the heterojunction, the power consumption of the photonic synapse can be as low as 258 fJ per switching under a bias of −0.1 V, comparable to biological synapses. These findings demonstrate a novel photonic synapse, deepen the understanding of light‐controlled polarization switching in semiconducting ferroelectric materials, and open up new application fields in multifunctional electronic and photonic devices based on 2D ferroelectric vdW heterostructures.
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