上海理工大学太赫兹技术创新研究院在基于MoS2/h-BN的场效应管光电突触研究中获得新进展

突触是构建人工神经网络芯片的核心部件。上海理工大学光电学院庄松林院士领导的太赫兹技术创新研究院与中国科学院技术物理研究所胡伟达课题组合作。实现了一种基于光致掺杂效应的光电突触器件，研究结果发表在Advanced Optical Materials杂志上（DOI: 10.1002/adom.202100937）。

该研究首先发现MoS₂/h-BN和Graphene/h-BN场效应晶体管有相似的光致掺杂行为，同时在MoS₂/h-BN的转移特性曲线中未发现明显的迟滞现象，说明光致掺杂与MoS₂沟道内的缺陷或杂质的光生载流子俘获无关，而是来源于h-BN栅层内缺陷能级的光激发。进一步与MoS₂/SiO₂对比发现，MoS₂/h-BN场效应晶体管的光致掺杂表现出良好的非挥发性，而MoS₂/SiO₂器件的光致掺杂不能长时间维持。我们将这一差异归结为MoS₂和h-BN之间存在一薄层范德华势垒。这一范德华势垒不仅使光致掺杂获得非挥发性，还使其能够受栅压和光照调控。

在系统分析了MoS₂/h-BN场效应晶体管的光致掺杂效应之后，我们对其作为突触地行为进行了表征，着重指出其长期抑制行为可以被光照和栅压联合调控。本项研究还对实现具有存储和逻辑功能的光电探测器有借鉴意义。

该工作第一作者为上海理工大学和中科院技术物理研究所联合培养的博士生徐梦健，中科院技术物理研究所的博士生徐腾飞为共同第一作者。该工作得到国家自然科学基金委重点项目（61731020）和科学中心项目（61988102）资助。