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来源：高分子科学前沿
人工突触器件及其构成的神经网络系统，凭借其极高的并行计算能力、自主学习能力、容错率和超低功耗等优点成为当下研究的热点，有望成就后摩尔时代突破冯·诺依曼计算架构的新型计算范式。而基于溶液法（印刷法）制备的突触器件具有低成本、易加工、可大规模制造等优点，是推动突触电子朝着柔性、高集成三维神经网络发展的有力候选技术。鉴于此，郑州大学材料科学与工程学院孙晴晴博士和刘旭影教授（共同通讯作者）及本科生鲁姱姱（第一作者）等人总结了溶液法制备人工突触的最新研究进展，从工艺、材料和应用等方面对溶液法制备的两端忆阻器和三/多端晶体管突触器件进行了详细分析，进一步阐明了其机制及优势，深入探讨了未来溶液法制备高集成、高性能人工突触所面临的关键问题、挑战和前景，为该领域的相关研究人员提供了系统性的技术依据和理论基础。相关综述以“Solution-processed electronics for artificial synapses”的综述论文发表在国际权威期刊《Materials Horizons》上。
图1 人工突触器件的发展历程时间轴线。
图2 溶液法制备用于人工突触的电子器件。
图3 通过基于溶液处理的突触器件构建人工触觉系统。
图4 通过基于溶液处理的突触器件构建人工痛觉和感觉运动系统。
文章综述了基于溶液法制备的人工突触的主要进展，并从溶液制造技术、材料和应用等方面进行了及时且全面地讨论。对于未来，作者主要提出了值得关注的4点问题：
1、基于溶液法制备的人工突触的应用仍然受到制造所需的高热所限制。降低制造过程的温度，提高人工突触的电学特性和可靠性将是突破这一限制的主要研究课题。
2、 突触电子学目前仍然局限于一些基本的突触功能的实现，未来可以应用更多的指标来评估突触设备性能，例如设备大小、写/读速度、能耗、动态范围、状态保持时间、开关噪声、耐久性等。
3、到目前为止，只有一小部分生物突触行为被模仿，而具有多重输和输出信号转换的高集成3D突触电子的发展有望实现更全面的人工神经网络应用。
4、目前，基于溶液法制备的人工突触已经逐步从单个器件向阵列器件转变，以进一步扩大其在智能仿生中的应用。然而，通过溶液技术实现人工神经网络的3D互连仍具有极大挑战，随着功能层数增加，表面粗糙度的增加使得器件层间的高度对准难以实现，这将增加电荷载流子的界面陷阱，使得突触器件的电学性能降低。
因此，基于溶液法制备的人工突触仍需依赖对油墨性质、界面处理、器件物理的发展，以进一步提高器件性能。随着计算机科学、智能科学、材料科学、微电子学和医学等学科的交叉发展，相信突触电子领域将朝着更全面的神经形态系统方向发展。
来源：Polymer-science 高分子科学前沿
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