[發明專利]一種支持孤波傳導的模擬神經纖維的PN微米線

有效

• 申請號: 202110472473.1
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113241369B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 趙樂
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;G06N3/063
• 代理公司: 濟南格源知識產權代理有限公司 37306
• 代理人: 韓洪淼

本發明提供一種支持孤波傳導的模擬神經纖維的PN微米線，包括傳輸線，所述傳輸線為蝕刻至GaMnAs/GaAs板的耗盡區形成的微米線，所述傳輸線包括主線和多根分線，多根所述分線的一端均與主線一端連接；多根所述分線的另一端均設有樹突連接觸點對；所述主線彎折形成多個軸突，且所述主線上設有多個軸突連接觸點對；主線與多根分線連接的節點處設有細胞體連接觸點對；其中樹突連接觸點對、軸突連接觸點對、細胞體連接觸點對和軸突連接觸點對均為P?N電極對，所述P?N電極對包括P型電極和N型電極，所述P型電極為覆蓋有金屬薄膜的P型接觸面，所述N型電極為覆蓋有金屬薄膜的N型接觸面。本發明具有與神經纖維的高度相似性，且支持孤波傳導。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種支持孤波傳導的模擬神經纖維的PN微米線。

背景技術

類腦計算系統借鑒了生物神經系統的構造邏輯和信息處理方式，具有高智能，高容錯，低能耗等優勢，有望取代傳統的馮諾依曼計算機，成為更靈活和更智能的計算范式。作為類腦計算系統的基本組成單元，神經形態器件旨在工作機制和功能應用等各個層面高度模擬生物神經，對實現類腦計算至關重要，因此制備神經形態器件已經成為當前的研究熱點。

神經纖維是尖峰神經信號在空間傳導的通路，會為神經信號的傳導引入時間延遲。例如，神經細胞的樹突部分，可以接收來自多個神經細胞的信號，并經過一定的時間延遲后傳送到神經細胞的細胞體部分進行計算處理。而細胞體可以檢測輸入信號是否同步，并根據輸入信號的時間關聯性生成輸出。也就是說，神經信號的空間傳導和時間延遲是神經計算的關鍵要素。例如，在人腦記憶和學習過程中起到重要作用的赫布學習法則是基于尖峰時間依賴可塑性的原理。又如貓頭鷹的聽覺系統基于尖峰神經信號的到達時間完成了聲音定位。因此，模擬神經纖維具有重要意義。

孤波(孤子波)是一類由于非線性作用引起的橫波，它在運動過程中形狀保持不變。孤子波應用于從量子力學到光信息傳輸到DNA結構等諸多領域。神經纖維傳導的信號為KDV孤子，KDV孤子的一個重要特性是，初始脈沖在傳播過程中會分解為逐漸衰減的一組孤子。現有神經纖維模擬技術大多沒有考慮到孤子波的特性，導致信號傳導失真的問題，模擬效果不佳。

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明提供一種支持孤波傳導的模擬神經纖維的PN微米線，以解決上述技術問題。

本發明提供一種支持孤波傳導的模擬神經纖維的PN微米線，包括傳輸線，所述傳輸線為蝕刻至GaMnAs/GaAs板的耗盡區形成的微米線，所述傳輸線包括主線和多根分線，多根所述分線的一端均與主線一端連接；多根所述分線的另一端均設有樹突連接觸點對；所述主線彎折形成多個軸突，且所述主線上設有多個軸突連接觸點對；主線與多根分線連接的節點處設有細胞體連接觸點對；

其中樹突連接觸點對、軸突連接觸點對、細胞體連接觸點對和軸突連接觸點對均為P-N電極對，所述P-N電極對包括P型電極和N型電極，所述P型電極為覆蓋有金屬薄膜的P型接觸面，所述N型電極為覆蓋有金屬薄膜的N型接觸面。

進一步的，所述傳輸線的寬度為1.5μm。

進一步的，所述傳輸線包括三根分線，三根分線分別對應三個樹突連接觸點對，三個樹突連接觸點對分別為第一觸點對、第二觸點對和第三觸點對，其中第一觸點對在第二觸點對與第三觸點對之間；細胞體連接觸點對為第四連接觸點對；主線彎折出兩個軸突，且設有八個軸突連接觸點對，分別為第五觸點對、第六觸點對、第七觸點對、第八觸點對、第九觸點對、第十觸點對、第十一觸點對和第十二觸點對。

進一步的，所述兩個軸突分別為第一軸突和第二軸突，其中第七觸點對設置在第一軸突之前，第八觸點對設置在第一軸突與第二軸突之間，第九觸點對設置在第二軸突之后；第五觸點對和第六觸點對設置在第四觸點對與第七觸點對之間；第十觸點對第十一觸點對和第十二觸點對均設置在所述主線的另一端。