17、有机材料神经形态器件的原理与应用

有机材料神经形态器件的原理与应用

在神经形态器件领域，有机材料因其独特的性质展现出巨大的应用潜力。下面将详细介绍两类有机神经形态器件：二端有机神经形态器件和三端有机神经形态器件。

二端有机神经形态器件

二端有机神经形态器件主要包括基于离子迁移的忆阻器和基于电荷俘获的忆阻器。

基于离子迁移的忆阻器

• 工作原理 ：当施加脉冲时，有机金属卤化物钙钛矿层中的可移动离子（如$Br^-$）会迁移，导致器件电导发生变化。当脉冲强度和数量不足时，离子短距离移动后迅速返回原位，表现为短期可塑性（STP）；而高强度或大量脉冲会使离子长距离移动并被困在界面处，实现长期可塑性（LTP）。
• 典型器件
  • $Au/CH_3NH_3PbI_3/PEDOT:PSS/ITO$结构忆阻器 ：在施加电压作用下，该忆阻器可从$p - i - n$结构转变为$n - i - p$结构，实现电导率的逐渐变化。其工作机制是通过$CH_3NH_3^+$间隙离子或$I^-$离子迁移，能够模拟多种生物突触行为，如STDP、SRDP、学习经验行为和遗忘行为。
  • $graphene/(PEA)_2PbBr_4/Au$结构忆阻器 ：工作机制是$Br^-$迁移，导致器件电导增加和减少。施加六个电脉冲时，模拟出逐渐的STP行为；继续施加六个电脉冲，实现从STP到LTP的转变，且兴奋性突触后电流（EPSC）在约1 nA下维持超过$10^3$秒。