寧波材料所在人造神經網絡技術領域取得進展

　　神經元晶體管(vFET)作為一種多功能、智能化的晶體管，在人造神經網絡應用中起著重要的作用。這類晶體管是通過電容耦合效應計算多端輸入信號的加權和，來控制晶體管的導通和截止，能量消耗少，非常類似于人工神經元器件的工作模式。這類器件是在傳統硅基電路的基礎上發展起來的，采用復雜的CMOS 工藝制作神經元晶體管，不符合低成本應用的要求，并在新一代柔性、透明電子學領域的應用面臨了一定困難。

　　最近，中科院寧波材料技術與工程研究所萬青研究員帶領的課題組在人造神經網絡研究領域取得了進展。他們提出了一種氧化物神經元薄膜晶體管陣列的制作工藝，采用單步掩膜工藝，在沉積有導電層的襯底上通過自組裝工藝獲得了具有神經元操作功能的薄膜晶體管陣列，如圖所示為具有雙端輸入的神經元薄膜晶體管結構。這種晶體管在結構上與傳統的基于SOI的雙柵、三柵薄膜晶體管不同，它的兩個輸入信號通過底部的導電層(Floating Gate：即浮柵電極)耦合到導電溝道層，而對于傳統的雙柵、三柵薄膜晶體管，柵電極的控制信號是通過柵介質直接獨立地耦合到導電溝道上的。同時這種晶體管可以對多個輸入信號進行加權運算，當得到的加權和超過一定閾值時，才能將晶體管開啟。該課題組在獲得的神經元晶體管上實現了器件工作模式的調控，器件實現了邏輯“與”和邏輯“或”運算功能。他們同時在柔性襯底上和透明襯底上制作了該神經元薄膜晶體管，器件電學性能優異。另外，該研究組還開發了一種激光直寫型氧化物神經元薄膜晶體管的制備工藝，在沉積有多層膜的襯底上直接刻畫出了具有神經元操作功能的神經元薄膜晶體管陣列，并實現了邏輯“與”運算。

　　據悉，萬青課題組將繼續在人造神經網絡方面展開研究，探索該類器件在神經突觸響應規律及柔性、透明生物電子學等領域的應用。

IZO神經元薄膜晶體管的自組裝制備工藝、邏輯“與”運算及電路圖