用于宽带光电子突触器件的硅纳米晶体和2D WSe2的混合结构

Hybrid structure of silicon nanocrystals and 2D WSe2for broadband optoelectronic synaptic devices——IEDM 2018

作为即将到来的“超越摩尔”时代最重要的技术之一，神经形态计算在很大程度上取决于突触器件的发展。本文利用硼（B）掺杂硅纳米晶体（Si NCs）的强宽带光吸收和二维（2D）WSe2的高效电荷传输的协同作用，制备了基于Si NCs和2DWSe2混合结构的突触器件。Si-NC/WSe2突触器件可以感知从紫外（UV）到近红外（NIR）的宽光谱区域内的光学刺激，表现出重要的突触功能。Si-NC/WSe2突触器件的能耗可能低至~75 fJ。这项工作对利用丰富的半导体纳米晶体和2D材料库开发突触器件具有重要意义。

从图2中可以看出器件是先制备电极（沟道长宽为10/120μm），再转移2DWSe2和Si NCs，作者这样做的原因可能是增加光照面积，提升光响应的灵敏度。在器件性能的测试部分，复合材料TFT的阈值电压发生了左移（图7），说明材料之间有载流子迁移， 重点阐述了一些重要突触功能的测试结果。值得一提的是在测试突触功能的时候，选择的器件工作电压在阈值电压附近，也是为了保证最大的光响应灵敏度。

最后，文章也对单次突触事件的能耗做了计算，计算了单次突触事件中光刺激的能量dE，计算公式如下：

dE=S×P×dt

其中，S为器件面积，P为入射光功率密度，dt为光脉冲持续时间。从图8可以看出，532 nm入射光具有最低的能耗。在入射光P为1.25×10-3μW/cm2时，脉冲持续时间为20 ms，单次突触事件的能耗最低约为75fJ。按照文章中给出的器件的参数浅算了下，功耗比文章中给的数据还低~不太清楚作者在计算的过程中采用的器件面积参数是什么，最终也没有搞清楚功耗的计算逻辑。有算对的同学可以私信告诉我这功耗是怎么计算得到的~

审核编辑 ：李倩