近期，程纲教授课题组的研究成果“The self-powered artificial synapse mechanotactile sensing system by integrating triboelectric plasma and gas-ionic-gated graphene transistor”在国际著名刊物Nano Energy (IF=17.881, JCR一区)上发表。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106660

模拟生物神经开发人工突触触觉感知系统在物联网和人工智能领域具有巨大的应用潜力。实现低功耗、低成本、低复杂性和高效率的新型传感策略仍然面临挑战。作为最常见的人工突触器件，液体离子栅晶体管可以模拟各种生物突触信号，其采用离子液体代替高k固体材料作为栅极介电层，具有调控沟道电导能力强的优点。然而，上述两种栅介质结构晶体管均存在制备过程复杂，成本较高的问题。因此，研究简单有效的沟道电导调控方法以开发新型人工突触晶体管是十分必要的。

自驱动人工突触机械触觉传感系统

在本文中，基于摩擦电微等离子体的表面离子栅（GIG）技术，制备了新型人工突触器件，并以此开发了一种自驱动触觉传感系统。其中 GIG 晶体管用作人工突触，摩擦电等离子体用作两者触觉传感器和 GIG 晶体管的驱动信号。摩擦电等离子体中的 N₂⁺离子直接吸附在石墨烯表面，充当 GIG 晶体管的浮栅以调节其电传输特性。N₂⁺离子的吸附密度高达3.96×10¹²cm^-2，测得的解吸能量为196 meV。理论模拟表明，N₂⁺离子吸附在石墨烯表面的碳空位位置。通过调节放电脉冲的数量、频率和极化，实现各种突触行为，如短时抑制、长时抑制、长时增强、双脉冲易化等。此外，学习和时间解码的神经功能已在实验中得到证明。该工作首先利用TENG的高压特性实现人工突触的自供电传感，既避免了传统浮栅晶体管造成的栅极介质泄漏，又简化了器件结构。这项工作为未来发展简单、低成本、低功耗的物联网和人工智能提供了一种新的策略。

张嵩硕士和郭俊猛博士为论文的共同第一作者，程纲教授和杜祖亮教授是本文的共同通讯作者。本工作得到国家自然科学基金委、河南省科技厅和河南大学的经费支持。