用于神经形态应用的可演化有机电化学晶体管

正常晶体管用作放大或抑制输出信号的阀门，具体取决于输入信号的特性。在研究人员开发的有机电化学晶体管中，晶体管中的沟道由电聚合的导电聚合物组成。在操作期间，通道可以形成，生长或收缩，或完全消除。还可以训练它对特定刺激，某个输入信号作出反应，使得晶体管沟道变得更导电并且输出信号更大。

“这是第一次在神经形态装置中实现新电子元件的实时形成，”诺尔雪平校区有机电子实验室有机纳米电子学首席研究员SimoneFabiano说。

通过增加晶体管沟道中材料的聚合度来生长沟道，从而增加传导信号的聚合物链的数量。或者，可以过度氧化材料(通过施加高电压)并且通道变为无效。通过掺杂或去掺杂材料也可以实现导电性的暂时变化。

“我们已经证明，我们可以对晶体管如何处理信息产生短期和永久性的变化，这对于想要模仿脑细胞相互通信的方式至关重要，”有机纳米电子学博士后詹妮弗·格拉西莫夫说。这篇文章的作者之一。

通过改变输入信号，可以在很宽的范围内调制晶体管响应的强度，并且可以在先前不存在的情况下创建连接。这使得晶体管具有与突触或两个脑细胞之间的通信接口相当的行为。

这也是使用有机电子技术进行机器学习的重要一步。基于软件的人工神经网络目前用于机器学习以实现所谓的“深度学习”。软件要求信号在大量节点之间传输以模拟单个突触，这需要相当大的计算能力，因此消耗相当多的能量。

“我们使用单个电子元件开发了相同的硬件，”JenniferGerasimov说。

“因此，我们的有机电化学晶体管可以执行数千个普通晶体管的工作，能量消耗接近人脑在两个细胞之间传输信号时所消耗的能量，”SimoneFabiano证实。

晶体管通道尚未使用有机电子产品PEDOT中最常用的聚合物构建，而是使用由RogerGabrielsson生产的新开发单体ETE-S的聚合物，他也在有机电子实验室工作。是该文章的作者之一。ETE-S具有几种独特的性质，使其非常适合这种应用-它形成足够长的聚合物链，是水溶性的，而聚合物形式则不然，并且它产生具有中等掺杂水平的聚合物。聚合物PETE-S以其掺杂形式产生，具有本征负电荷以平衡正电荷载流子(它是p掺杂的)。

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