近日，我院先进光电材料与器件物理课题组在新型钙钛矿光电突触领域取得重要进展，相关成果以“Simultaneous achieving negative photoconductivity response and volatile resistive switching in Cs₂CoCl₄single crystals towards artificial optoelectronic synapse”为题发表在物理类顶级期刊《Light: Science & Applications》上，论文的第一作者为我院硕士研究生江慧芳。通讯作者为我院史志锋教授、马壮壮助理研究员和和北京理工大学李营副教授，郑州大学物理学院为第一单位。

受人脑视觉感知系统的启发，集成了光学感知、存储和信号处理功能的光电器件成为模拟人工突触功能的候选者。目前，大多数光电器件主要依赖半导体材料在光照后其导电性增强的特性。相反，一些特殊半导体在光照下呈现反常的电导率下降现象，被称为“负光电导”效应。这种特殊的光响应有望革新涉及光电子的应用，例如视觉神经模拟和光电子逻辑电路。忆阻器因其精准可控的阻变存储特性，能够模拟生物突触的功能，被视为突破冯·诺依曼计算架构的关键。如果能够将负光电导响应和阻变存储的双重功能结合在一个器件中，并实现这两种效应之间的调控，将有望为发展新型人工光电突触提供新的思路。

基于此，我院研究人员提出了一种基于新型钙钛矿Cs₂CoCl₄单晶的双端光电突触器件，其兼具负光电导响应和阻变存储特性。通过设计多层垂直结构的光电器件，实现了在宽波段（265−780 nm）光照下特殊的负光电导响应，并且具有优异的光探测能力。同时，该器件表现出易失性阻变特性，在较小电场强度下实现了高达10⁴的开关比，并表现出高循环稳定性。详细的实验和理论分析证实了负光电导效应、阻变机理以及协同工作的机制。进一步通过调制电脉冲和光脉冲，在同一设备中实现了电写入和光擦除的人工光电突触。基于人工神经网络算法的仿真，所设计的光电突触器件成功实现了手写体数字图像的高精度识别应用。这项研究为光电子学和神经形态计算领域的发展提供了新的思路，未来有望应用于人工智能技术领域。

该工作得到了国家自然科学基金项目、中国博士后创新人才支持计划、河南省自然科学基金等项目的支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41377-024-01642-8