ACS Nano：柔性碳納米管突觸電晶體用於神經電子皮膚

2020-09-14 柔性電子材料與器件

對於模擬用於神經形態計算應用的神經元活動的憶阻或人工突觸設備的開發，人們倍感興趣。儘管已經有許多關於在剛性基板上實現人工突觸電晶體的報導，但是使用柔性器件有可能實現更廣泛的應用。


美國華盛頓大學Chuan Wang教授課題組在國際期刊ACS Nano上發表題為「Flexible Carbon Nanotube Synaptic Transistor for Neurological Electronic Skin Applications」的研究論文。


在本文中，報告了使用高載流子遷移率半導體單壁碳納米管在超薄柔性基板上構建的人工突觸薄膜電晶體。

1. 柔性突觸電晶體的突觸特性包括長期/短期可塑性，尖峰幅度相關的可塑性，尖峰寬度相關的可塑性，成對脈衝促進和尖峰時間相關的可塑性。

2. 此外，研究人員已經展示了一種柔性神經電子皮膚及其周圍神經，其中柔性鐵電駐極體納米發生器（FENG）用作感覺機械感受器，可產生由人工突觸處理和傳遞的動作電位。在這種神經系統的電子皮膚中，柔性FENG傳感器將觸覺輸入（力的大小和頻率）轉換為突觸前動作電位脈衝，然後將其傳遞到突觸電晶體的柵極以誘導其突觸後電流的變化，從而模仿生物突觸中突觸重量的調節。

3. 此神經電子皮膚可以模仿人類皮膚的實際行為，並且可以即時檢測到力刺激，並提供類似於生物突觸的行為，將刺激信號傳遞到下一個階段。

柔性的電子皮膚可以潛在地用於與骨骼肌纖維對接，以用於神經假體裝置中。


圖1。（a）與人造皮膚（下部）相比，生物皮膚，其周圍神經和突觸（上部）的示意圖。（b）顯示柔性碳納米管突觸電晶體樣品的光學照片。（c）用| VDS |測量的突觸電晶體的兩次掃描傳遞曲線，顯示在不同VGS掃描範圍下的磁滯。（d）能帶圖說明了在sSWCNT突觸電晶體中在正和負柵極偏置下界面陷阱狀態引起的磁滯的起源。（圖片來源：ACS Nano）



圖6.人造觸覺電子皮膚，其機械感受器由FENG實施，其周圍神經由sSWCNT突觸電晶體實施。（圖片來源：ACS Nano）


文獻連結：https://doi.org/10.1021/acsnano.0c04259

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