憶阻器是一種新型的電子元件，其作用類同于大腦中信息處理基本單元的神經(jīng)突觸功能，用其構(gòu)建的芯片具有類腦學(xué)習(xí)和低功耗的特點，是未來神經(jīng)形態(tài)器件和人工智能器件重要發(fā)展方向。近日，我校物理與信息科學(xué)學(xué)院材料原子分子科學(xué)研究所許并社領(lǐng)導(dǎo)的認知材料團隊尉國棟教授在著名國際學(xué)術(shù)期刊《Small》上發(fā)表題為“SiC@NiO Core-Shell Nanowire Networks-Based Optoelectronic Synapses for Neuromorphic Computing and Visual Systems at High Tempersture”的高水平論文。我校碩士研究生申偉康為第一作者，物理學(xué)院王盼老師為共同第一作者，尉國棟教授和李國強教授為共同通訊作者，陜西科技大學(xué)為第一通訊單位，華南理工大學(xué)為共同通訊單位，該論文的發(fā)表標志著我校在基于第三代半導(dǎo)體碳化硅基光電突觸器件在神經(jīng)形態(tài)計算和人工視覺系統(tǒng)方面的突破。

由于在結(jié)構(gòu)、信息傳輸和計算方面具有相似性，一維納米線網(wǎng)絡(luò)成為神經(jīng)形態(tài)系統(tǒng)研究領(lǐng)域的一個前景廣闊的平臺，并且基于納米線網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)形態(tài)突觸器件有望克服當前馮-諾依曼瓶頸，從而實現(xiàn)高信息處理率和低功耗的智能高效傳感和計算功能。碳化硅（SiC）是近年來國內(nèi)外重點研究和發(fā)展的第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料，是制備高性能、可應(yīng)用于惡劣環(huán)境下的光電器件的理想材料。在前期大量研究工作基礎(chǔ)上，本報道利用SiC@NiO核殼納米線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了高質(zhì)量具有非易失性能的光電突觸器件。該器件具有良好的電響應(yīng)性，表現(xiàn)出可調(diào)節(jié)的突觸可塑性，如短期可塑性（STP）、長時程增強（LTP）、長時程抑制（LTD）、興奮性突觸后電流（EPSC）、雙脈沖易化（PPF）和脈沖時序依賴可塑性（STDP）等。除了這些基本的電突觸行為外，該器件還成功地展示了先進的神經(jīng)形態(tài)功能，如光致雙脈沖異化（PPF）、短期記憶（STM）、長期記憶（LTM），以及在室溫和高溫條件下的“學(xué)習(xí)-遺忘-再學(xué)習(xí)”認知功能。考慮到該器件的光敏性和穩(wěn)定性，成功構(gòu)建了一個5×3的光電突觸陣列。通過調(diào)節(jié)光照射的次數(shù)，該裝置展示了模擬圖案化視覺記憶的能力。此外，該器件還驗證了異源突觸易化的概念，從而完善了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)，增強了神經(jīng)形態(tài)計算能力。總之，神經(jīng)形態(tài)SiC-NiO納米線薄膜作為一種新穎的光電憶阻材料，其同時集合寬帶隙SiC和NiO半導(dǎo)體材料、一維納米結(jié)構(gòu)和納米線薄膜的眾多優(yōu)異性能于一身，有助于在高效、高穩(wěn)定、高集成度、低功耗的紫外視覺神經(jīng)形態(tài)器件、視覺智能紫外火焰監(jiān)控等領(lǐng)域取得重大突破，為未來類腦器件的發(fā)展帶來奠定一定的前期研究基礎(chǔ)。

附：論文信息

SiC@NiO Core-Shell Nanowire Networks-Based Optoelectronic Synapses for Neuromorphic Computing and Visual Systems at High Tempersture. Weikang Shen⁺, Pan Wang⁺, Guodong Wei*, Shuai Yuan, Mi Chen, Ying Su, Bingshe Xu, and Guoqiang Li*

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202400458

新聞小貼士：

尉國棟，男，1981年出生，山西大同人，現(xiàn)工作單位為陜西科技大學(xué)物理與信息科學(xué)學(xué)院。博士，教授，博士生導(dǎo)師，長期致力于碳化硅基半導(dǎo)體納米材料的可控制備及其光電器件應(yīng)用研究。到目前為止，已經(jīng)在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物發(fā)表SCI收錄論文100多篇。在AFM、JACS, NAPG, CEJ, Small, ACS AMI, CC, Nanoscale, Nanoresearch, JMCA, JPCC, APL等期刊上發(fā)表論文100余篇（第一作者/通訊作者論文50余篇）和發(fā)明專利18項，H因子為39，受邀作為40余種國際知名刊物的審稿人；主持和參與國家自然基金委項目5項，973計劃前期研究專項、寧波市科技攻關(guān)等10多項不同級別的項目，其中主持國家自然基金面上和青年各一項，浙江省和吉林省面上項目各一項。

教師網(wǎng)頁：https://clyjs.sust.edu.cn/info/1017/1148.htm

附：2022年至今來陜西科技大學(xué)發(fā)表的通訊作者論文：

1. Qiuye Wang, Liyan Dong, Minze Li, Honglai Lu, Guodong Wei*, Yang Qu, Guofeng Wang*, Advanced Functional Materials, 2022, 32(41), 2207330. (SCI一區(qū), IF:19.9)

2. Liyan Dong, Shuai Yuan, Guodong Wei*, Peifen Zhu, Shufang Ma, Bingshe Xu, Ya Yang*, Small, 2023, 2306998. (SCI一區(qū), IF:13.3)

3. Weikang Shen⁺, Pan Wang⁺, Guodong Wei*, Shuai Yuan, Mi Chen, Ying Su, Bingshe Xu, Guoqiang Li*, Small, 2024, 2024, 2400458. (SCI一區(qū), IF:13.3)

4. Shuaikai Xu*, Yubing Li, Tangming Mo, Guodong Wei*, Ya Yang*, Energy Storage Materials, 2024, 69, 103379. (SCI一區(qū), IF:20.4)

5. Yinxiang Wang, Yanna Zhao*, Peifeng Zhu, Xiantong Wu, Liping Ding, Guodong Wei*, Ying Su*, Applied Surface Science, 2023, 639, 158261. (SCI一區(qū), IF:6.7)

6. Shuai Yuan, Bocang Qiu, Koshayeva Amina, Lan Li, Peichen Zhai, Ying Su, Tao Xue, Tao Jiang, Liping Ding*, Guodong Wei*, ACS Applied Materials & Interfaces, 2022 14, 18, 21242-21252. (SCI一區(qū), IF:10.4)

7. Huan Liu, Danni Xue, Jiayao Zhang, Chenjie Gu, Guodong Wei*, Tao Jiang*, Sensors and Actuators B: Chemical, 2023, 394, 134404. (SCI一區(qū), IF:8.4)

8. Shuaikai Xu, Hongpeng Yang, Yubing Li, Haifu Huang, Xianqing Liang, Yuanhao Wang, Qing Hu, Guodong Wei*, Ya Yang*, Chemical Engineering Journal, 2023, 464, 142645. (SCI一區(qū), IF:16.7)

9. Shuaikai Xu,Surong Yan, Xue Chen, Haifu Huang, Xianqing Liang, Yuanhao Wang, Qing Hu, Guodong Wei*, Ya Yang*, Chemical Engineering Journal, 2023, 459, 141528. (SCI一區(qū), IF:16.7)

10. Shuai Yuan, Zhe Feng, Bocang Qiu, Ying Li, Peichen Zhai, Lan Li, Zuheng Wu, Shufang Ma, Bingshe Xu, Liping Ding*, Guodong Wei*, Guozhen Shen*, Science China Materials, 2023, 66, 3238-3250. (SCI一區(qū), IF:8.64)

11. Jiali Ma, Lanxin Xu, Yongling Zhang, Liyan Dong, Chenjie Gu, Guodong Wei*, Jiang Tao*, Journal of Colloid and Interface Science, 2022, e626, 787-802. (SCI一區(qū), IF:9.96)

12. Mingxia Lu, Peichen Zhai, Lan Li, Koshayeva Amina, Shuai Yuan, Ying Su, Rui Lou, Liping Ding, Ang Li*, Guodong Wei*, Sensors and Actuators A: Physical, 2023, 363, 1147411. (SCI二區(qū), IF:4.6)

13. Lan Li, Shuai Yuan, Peichen Zhai, Ying Su, Rui Lou, Xiaodong Hao, Hengsheng Shan, Tao Xue, Hongmei Liu, Tianhua Meng, Tao Jiang, Liping Ding*, Guodong Wei*, Sensors and Actuators A: Physical, 2022, 346, 113878. (SCI二區(qū), IF:4.6)

14. Huan Liu, Jialong Zhao, Shijiao Fu, Danni Xue, Ziqi Zhao, Chenjie Gu, Guodong Wei*, Tao Jiang*, Surfaces and Interfaces, 2024, 46, 104161. (SCI二區(qū), IF:6.2)

15. Lan Li, Guodong Wei,* Peifen Zhu, Ying Su, Liping Ding, Shufang Ma, Bingshe Xu, Yuanhao Wang*, Ya Yang*, 2024, Applied Materials Today, 2024, 37, 102114. (SCI二區(qū), IF:8.3)

（核稿：張鵬偉 編輯：劉倩）