【摘 要】
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神经形态计算可以实现计算中心和存储中心一体化,能够提供一种速度快、效率高、能耗低的并行数据处理方式,有望成为下一代计算机体系。研发能够模拟生物突触学习与记忆行为的人工突触器件是实现神经形态计算的关键。忆阻器的阻值受到流经的历史电流所控制,这一特性与生物突触可塑性相似,因此被广泛应用于人工突触器件制备和神经形态计算研究当中。到目前为止已有多种材料体系被应用于人工突触器件的开发,比如氧化物、二维材料、
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神经形态计算可以实现计算中心和存储中心一体化,能够提供一种速度快、效率高、能耗低的并行数据处理方式,有望成为下一代计算机体系。研发能够模拟生物突触学习与记忆行为的人工突触器件是实现神经形态计算的关键。忆阻器的阻值受到流经的历史电流所控制,这一特性与生物突触可塑性相似,因此被广泛应用于人工突触器件制备和神经形态计算研究当中。到目前为止已有多种材料体系被应用于人工突触器件的开发,比如氧化物、二维材料、有机材料等,然而这些材料存在一定局限性,比如制备工艺复杂、稳定性和可靠性差、仿生性能不够好等。而钙钛矿因其有着诸多优异的电子特性,被广泛用于发光二极管、太阳能电池等领域中。特别是高缺陷容忍度、高载流子迁移率、电子捕获行为等优点,适合用于人工突触器件的制备中去。近年来,基于钙钛矿的人工突触器件也逐渐被开发出来,但目前的钙钛矿人工突触器件大多数是以重金属铅（Pb）作为钙钛矿关键成分,对人体健康和环境安全存在隐患;另外也存在稳定性和可靠性的不足的问题。因此,本文针对钙钛矿人工突触器件的稳定性和无铅化,制备了两种卤化物钙钛矿人工突触器件,具体工作如下:（1）使用溶液一步法制备了结构为ITO/CsPbBr3:PVP/Au的全无机卤化物钙钛矿人工突触器件。研究了退火温度对膜层的影响,探索出最佳退火温度为250℃。器件的电学突触可塑性优异,可模拟出多种生物突触行为,如LTP、LTD、PPF、SADP、短期记忆向长期记忆的转变等;测试结果表明该件的稳定性和可靠性优异。最后对阻变机理进行探讨,器件电阻调控与钙钛矿层的溴空位通道的形成与断裂有关。实验结果表明在PVP的添加下,CsPbBr3钙钛矿人工突触器件电学性能和稳定性均得到大幅提升,有望用于神经形态计算领域中。（2）制备了一种结构为ITO/MA3Sb2Cl9/Au的无铅卤化物钙钛矿人工突触器件,通过反溶剂的处理制备出致密连续的MA3Sb2Cl9钙钛矿晶体薄膜,最终器件表现出优秀的模拟型阻变特性,同时成功模拟了生物突触的EPSC、IPSC和PPF功能,且具有优异的可重复性。器件还实现了通过不同脉冲频率来调控器件突触权重。实验结果表明MA3Sb2Cl9可作为阻变层应用于人工突触器件中,实现了钙钛矿人工突触的无铅化,并且器件表现出优异的电学突触可塑性。本工作成功制备了全无机钙钛矿CsPbBr3人工突触以及无铅钙钛矿MA3Sb2Cl9人工突触,器件性能优异,大幅提升了稳定性,实现了钙钛矿人工突触的无铅化,为人工突触器件的制备和神经形态计算的实现提供了新的方案。
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