人工知能の急速な発展に伴い、記憶と計算が分離された従来のフォン・ノイマンアーキテクチャは、増大する計算能力の要求を満たすことが難しくなっている。生物神経系に着想を得た神経形態計算は、このボトルネックを突破する新たな研究の方向性を提供する。高速応答および低消費電力の利点から、光シナプスデバイスは注目を集めており、多数の材料系の中で、有機半導体は柔軟性、透明性、加工のしやすさにより良好な応用展望を示している。本研究では二次元MXene界面修飾に基づく有機光電シナプスデバイスを作製し、構造はITO/PEDOT:PSS/PM6:Y6/MXene/PFN-Br/Agである。結果は、MXene修飾が380、525および808 nmの光照射下でのデバイスの光電応答を向上させることを示す。808 nmの光パルス刺激下で、デバイスのペアパルス促進指数はΔt＝1秒で113.6％に達し、参照デバイスの109.2％を上回った。デバイスはまた、SDDP、SNDP、SRDPなどの多様なシナプス可塑性挙動を安定的に実現できる。さらに、デバイスのシナプス特性に基づき手書き文字認識モデルを構築し、MXene修飾デバイスを用いた認識精度は92.3％に達し、参照デバイスの90.1％を上回り、神経形態視覚システムにおける優れた応用可能性を示した。

光シナプス;有機ヘテロ接合;MXene;界面修飾