深圳大学AFM：多模式MXene-ZnO柔性忆阻器，用于模拟人眼

一、文章概述

最近，已经提出了使用单个传感器或多个连接的传感器直接进行信息处理的传感器内部计算，以提高人工智能系统的能量，面积和时间效率的利用率。当前的研究主要集中在单个感觉处理上，例如听觉、视觉、触觉和嗅觉等。但是，人类感知系统可以同时在复杂的环境和小的感知范围内感知和处理不同类型的信息。例如，人眼的识别精度受诸如极低或相对湿度（RH）极高的环境影响。基于此，本文设计并构建了一种多模式MXene-ZnO忆阻器，该忆阻器结合了视觉数据感测、RH感测和预处理功能，以模拟人眼独特的环境适应行为。（1）MXene-ZnO忆阻器的多场控制电阻转换源自光子/质子调节的氧空位细丝的形成。（2）最后，验证了MXene-ZnO忆阻器的传感器内计算功能，该过滤器既可以对信息进行预处理，也可以通过突触来实现具有不同湿度适应性的重量更新过程。多模式传感器内计算提供了降低传统神经形态视觉系统底层电路复杂性的潜力，并有助于设备级实现中智能的发展。

二、图文导读

灵活的基于MXene-ZnO的忆阻器阵列的电气特性。

a）花上的柔性忆阻器阵列的照片。

b）柔性忆阻装置的示意图。

c）制备的ITO/MXene-ZnO/Al器件的横截面TEM图像。

d）在锌和钛之间具有不同原子比的忆阻器件的IV特性。

e）具有插图中所示的统计开/关比分布的忆阻器器件的电阻开关特性。

f）开/关比的空间变化，随原子比（Zn：Ti）和RL厚度的变化而变化。

g）在黑暗条件下测量的相应HRS和LRS的保持能力。

h）相对于忆阻器的不同曲率，LRS中的ON电流和HRS中的OFF电流。

湿度介导的电阻开关特性。

a）在高RH环境中水分子在MXene-ZnO异质结表面的吸附过程示意图。

b）基于MXene-ZnO的忆阻器的典型I–V曲线与RH条件的关系。

c）关于在黑暗中测得的RH条件的VSET。

d）在不同的相对湿度水平下测得的HRS电流的波动。

e）质子介导的电阻转换机制的示意图。

f）在不同RH水平下MXene-ZnO膜的阻抗图。

g）忆阻器相对于光学照度和RH水平的电流响应。

基于多场可调忆阻器的神经形态视觉系统中的图像识别，并具有与RH相关的视觉清晰度。

a）通过使用MXene-ZnO忆阻器来感测信息，抑制/过滤噪声并专用化功能，进行了传感器内低级处理的示意图。

b）基于MXene-ZnO的忆阻器中电流作为RH和光的函数。

在c）低湿度条件下和d）眼睛舒适湿度条件下的人工视网膜传感系统的对比度增强和降噪方面的输入图像识别。

使用已实现的忆阻器设备进行图像识别的实时训练。

a）通过使用感测忆阻器作为突触来实现权重更新来进行高级传感器内计算的示意图。

b）感测忆阻器的RH介导的可塑性在施加50个光脉冲时表现出长期增强特性，在施加50个电脉冲时表现出长期抑制特性。

c）在60000次训练周期之后，在不同的RH水平下为感测忆阻器输出图像。

d）识别率是相对湿度水平的函数。

三、论文信息

MXene-ZnO Memristor for Multimodal In-Sensor Computing

Advanced Functional Materials (IF=16.836)

Pub Date : 2021-02-19

DOI: 10.1002/adfm.202100144

Yan Wang; Yue Gong; Lin Yang; Ziyu Xiong; Ziyu Lv; Xuechao Xing; Ye Zhou; Bing Zhang; Chenliang Su; Qiufan Liao; Su-Ting Han*

Institute of Microscale Optoelectronics, Shenzhen University, Shenzhen, 518060 P. R. China

信息来源：科研志

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