近日，華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院陳彧教授課題組聯(lián)合上海市智能感知與檢測技術(shù)重點實驗室在有機憶阻器神經(jīng)形態(tài)計算領(lǐng)域取得重要進展，相關(guān)成果在線發(fā)表于國際權(quán)威期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》。
有機憶阻器的發(fā)展目標擴展到實現(xiàn)多電導(dǎo)狀態(tài)，旨在減少陣列中的器件數(shù)量，縮短數(shù)據(jù)寫入時間，提高運行速度和效率。實現(xiàn)憶阻器的高精度可編程性，特別是在可用于神經(jīng)形態(tài)計算網(wǎng)絡(luò)的一致和精確性能方面，不僅需要高質(zhì)量的活性層薄膜，還需要均勻且有序的材料結(jié)構(gòu)。基于共價有機框架（COF）的有機憶阻器在未來的神經(jīng)形態(tài)計算應(yīng)用中表現(xiàn)出巨大的潛力。通過適當?shù)姆肿咏Y(jié)構(gòu)設(shè)計和構(gòu)建模塊選擇來制備高質(zhì)量COF納米片對于增強憶阻器性能至關(guān)重要。
針對上述問題，研究團隊創(chuàng)新性地設(shè)計了一種含有雙重氧化還原活性單元的COF材料（Ta-Cu?COF）。所得的COF納米片通過酸輔助剝離進行分散，在氧化銦錫（ITO）基板上旋涂制備高質(zhì)量的COF薄膜。COF薄膜中雙氧化還原活性中心的協(xié)同效應(yīng)與其獨特的結(jié)晶度相結(jié)合，顯著降低了氧化還原能壘，從而能夠有效調(diào)制Al/Ta-Cu?COF/ITO憶阻器中的128個非易失性電導(dǎo)態(tài)。基于該憶阻器構(gòu)建的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)成功對足球烯、諾獎中心、圖書館、手性建筑和攀登杯等華理校園標志性建筑的圖片實現(xiàn)了識別功能，經(jīng)過25個訓(xùn)練周期后識別準確率高達95.13%。與雙穩(wěn)態(tài)器件相比，具有128種電導(dǎo)態(tài)的憶阻器的識別精度提高了45.56%，并顯著提高了神經(jīng)形態(tài)計算的效率，降低了運行功耗。
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