Ultrasons : une nouvelle stratégie pour la modulation des synapses artificielles

Résumé En raison de sa nature non invasive, l'ultrason a été largement utilisé pour la neuromodulation dans les systèmes biologiques, où son application influence les poids synaptiques et le processus de livraison des neurotransmetteurs. Cependant, une telle modulation n'a pas été reproduite dans des dispositifs physiques. Les mémristors sont des composants électriques idéaux pour les synapses artificielles, mais jusqu'à présent, il a été difficile de les signaler comme réagissant aux signaux ultrasonores. Ici, nous concevons et fabriquons un mémristor à base de HfO x sur substrat de monocristal LiNbO 3 64°Y‐X, et réalisons avec succès la modulation des synapses artificielles par onde acoustique de surface horizontale de cisaillement (SH‐SAW). C'est une modulation de résistance à court terme marquante, où il a été démontré que l'ultrason provoque une chute de résistance pour différents états de résistance, qui peut se rétablir complètement après l'arrêt de l'ultrason. Le mécanisme physique illustre que le potentiel de polarisation induit par l'ultrason dans la couche diélectrique HfO x agit sur la barrière Schottky, entraînant la chute de résistance. L'émulation de la modulation de la fréquence de tir neuronale par des signaux ultrasonores est démontrée. De plus, l'application conjointe de l'ultrason et d'une tension électrique produit des fonctionnalités intéressantes, telles que l'amélioration de la fenêtre de résistance et de la plasticité synaptique grâce à l'application des ultrasons. Tous ces résultats prometteurs fournissent une nouvelle stratégie pour la modulation des synapses artificielles et font également progresser les dispositifs neuromorphiques vers des applications système.