近日，我校材料科学与工程学院唐明华教授课题组在材料科学与工程领域国际著名期刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials, IF：19.924）发表题为《用于可拉伸神经形态视觉系统的超低功耗碳纳米管光电突触晶体管阵列》“Carbon nanotube optoelectronic synapse transistor arrays with ultralow-power-consumption for stretchable neuromorphic vision systems”的研究论文。材料科学与工程学院硕士研究生谢瑭皓、西交利物浦大学博士研究生王琦南为论文的共同第一作者，我校唐明华教授、中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所赵建文研究员和西交利物浦大学赵春老师为共同通讯作者，我校为论文的第一单位。
目前报道的突触器件主要是利用电信号驱动，面临功耗高、稳定性差等问题，严重制约了神经形态计算的发展。基于光信号驱动的光电突触器件在功耗、速度与稳定性方面具有很大的优势，有望解决上述挑战。一维材料中，sc-SWCNTs因其载流子迁移率高、拉伸性优异、物理化学稳定性好和溶解度好等特点，在可拉伸的光突触中极具应用前景。因此，开发结构简单、运行稳定的高性能、多功能一体化的光调控的可拉伸碳纳米管光电突触已成为研究热点。
基于此，该研究利用CdSe/Zns QDs/SWCNTs作为通道材料，采用全溶液法制备出高性能可拉伸碳纳米管光电突触。在光脉冲的刺激下，该晶体管可以模拟典型的突触行为和国际摩斯密码，使得在人机交互通信中有巨大应用潜力。SSOSTFTs的电学特性和突触功能在80%的应变拉伸后仍然正常工作。同时，SSOSTFTs的单脉冲功耗仅有15.38 aJ，是目前报道的光突触晶体管中最低的值。此外，该研究将突触晶体管连接到神经网络中，利用紫外线和弯曲角度刺激的非挥发性电导来模拟晶体晶状体和视锥细胞作为仿生眼检测大气环境的功能，进一步改善了可拉伸碳纳米管光电突触晶体管的多模态感知。神经网络结合迭代突触权重更新的最大准确率可达95.1%。因此，SSOSTFTs作为用于神经形态计算的柔性人工神经元表现出有吸引力的性能和突破性的贡献。
图1 可拉伸神经形态视觉系统和SSOSTFTs功耗
研究得到了国家自然科学基金委后摩尔时代新器件基础研究重大研究计划培育项目、国家自然科学基金项目重点项目的支持。唐明华教授课题组有教授3人，副教授2人，研究方向涵盖了铁电存储器、阻变存储器、感存算一体智能芯片、硅漂移探测器等。
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