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NCE编辑优选：面向光电晶体管及神经形态计算的新兴二维有机晶体研究进展

26 1月 2022 gabriels

本篇研究来自深圳大学周晔研究员课题组，本文介绍了基于二维有机晶体管在数据存储和神经形态计算方面的最新进展。总结了二维有机晶体的前景和合成策略。随后，讨论了2D有机晶体在铁电非易失性存储器、电路型光电突触和神经形态计算中的应用。最后，为该领域的未来前景和挑战提出了见解，对于推动二维有机突触晶体管在神经形态计算领域应用具有一定的指导和借鉴意义。

文章介绍

Evolutionary 2D organic crystals for optoelectronic transistors and neuromorphic computing

钱芳晟、卜晓波、王俊杰、吕子玉、韩素婷、周晔

通讯作者：

■ 周晔，深圳大学

本文介绍了该新兴领域的代表性工作，重点关注二维有机晶体的应用前景，全面综述了具有高均匀性和结晶度的大规模二维有机晶体的高效合成策略，详细讨论了二维有机晶体在光电晶体管中的光电响应，与其他电子器件的集成以及高性能光电突触应用。

未来研究方向：1. 由于高度有序的分子构型和载流子各向异性传输特性，应优化二维有机晶体的晶向选择。2. 二维尺度下的有机晶体通常以缺陷和结构无序为主，这导致原子级晶体的特性与块状晶体有很明显差异。因此，二维有机晶体的精确分层生长对于探索人工突触的新奇功能至关重要。3. 水氧分子的表面吸附和较差的热稳定性会降低二维有机突触器件的均匀性和稳定性。需要开发稳定的有机单体和特定封装策略，从而将器件的可靠性和耐久性提高到所需水平。4. 构建高性能逻辑单元迫切需要开发具有良好稳定性的大规模n型二维有机半导体的策略。5. 对二维尺度下有机半导体结构与相关电学和光学特性之间关系的认识和理解还相当有限，需要进行系统的理论研究来揭示构效关系。

意义：具有独特光电响应和丰富材料体系的二维有机晶体可以作为突破其作为有机突触晶体管应用于神经形态计算发展瓶颈的一个良好平台，对帮助推进近传感器计算有重要意义。

研究背景

目前基于人脑仿生启发的神经形态计算范式利用当前不断增长的算力，海量数据的采集及算法优化已经得到了广泛的研究。高效的神经形态计算需要模拟可控的突触可塑性，从而实现近传感端计算。迄今为止，光电晶体管已被报道为基于多种材料体系的人造突触。其中，有机晶体管具有独特的优势，包括用于光电转换的宽光谱响应、可调谐分子结构、低成本制备工艺等。然而，在有机突触晶体管中，如何阐明和揭示材料微结构与性能之间的联系是此研究领域当前的主要问题。二维有机半导体因消除层间屏蔽效应和高度有序的分子结构可被视为揭示有机材料构型关系和实现性能控制的良好平台，有望为高性能有机突触晶体管带来新一轮变革。

作者介绍

周晔研究员

深圳大学

●周晔，英国皇家化学会会士、深圳大学高等研究院研究员、博士生导师。他是IEEE、Wiley、Springer Nature、Taylor & Francis、RSC、IOP旗下10余个国际期刊的编委会成员/专题编辑。主要从事后摩尔时代的存储器和传感器的研究，在Science、Chem. Rev.、Nat. Electron.、Nat. Commun.、Matter、Adv. Mater.、Appl. Phys. Rev.、Nano Lett.等期刊发表论文150余篇，被引用5600余次，H-因子39，获授权中国与美国发明专利19项。

期刊介绍

Neuromorphic Computing and Engineering

●Neuromorphic Computing and Engineering（NCE）是一本涵盖多个学科领域、采用开放获取（OA）形式出版的期刊。NCE期刊将神经形态系统的硬件和计算方面结合在一起，读者群覆盖工程、材料科学、物理、化学、生物学、神经科学和计算机科学等领域，跨越学术界和产业界的各个群体。在NCE期刊上发表的研究需针对神经形态系统和人工神经网络领域做出及时而重要的贡献。目前，期刊已开放投稿，所有向NCE期刊投稿的开放获取文章的出版费用（APC）将由IOP出版社支付。到2022年之前，作者无需支付任何费用。