跟着人为智能的高速开展和大数据期间到来，数据的爆炸式增加对企图机硬件和体例提出了更高的条件。受生物神经体例胀动的神经样式工夫希望成为冲破冯诺依曼瓶颈的本事之一。压电神经样式器件通过压电势治疗电学输运特点，并以主动的体例将表部死板运动与电学输出信号直接相合，拥有感知、存储、处置表部刺激信号的才略。这些新兴的神经样式器件正在应用压电（电子学）效应激活和调控人为神经样式行动方面拥有紧张旨趣。

　　近期，中国科学院北京纳米能源与体例斟酌所王中林院士、孙其君斟酌员等正在SCI期刊《万分造作》（InternationalJournal of Extreme Manufacturing, IJEM）上合伙公告《压电电子学神经样式器件：道理、造作及使用》的综述，体例先容了压电（电子学）神经样式器件，（网罗应变门控压电晶体管和压电纳米发电机（PENG）门控场效应晶体管），并会商了它们的事情机理和合系的造作工夫。其次，总结了近年来压电（电子学）神经样式器件的斟酌进步，并对多功效使用举办了周密会商，网罗仿生传感、音讯存储、逻辑企图、光电人为突触等方面。结尾，正在将来的开展、离间和预测的布景下，会商了奈何更有用地调造拥有压电（电子学）效应的新型神经样式器件和体例。该综述考虑的压电电子学神经样式器件看待下一代交互式感受/追思/企图拥有强壮的潜力，有帮于胀舞物联网、人为智能、生物医学工程等范畴的开展。

　　压电效应是指某些资料正在受到死板压力或振动时，其表面电荷散布不服均，从而发生电位差的表象。基于压电半导体中压电效应和半导体效应的联结，晶体内部的压电电势能够举动“栅”电压来调造金属-半导体界面（或p-n结、异质结、同质结）上的电荷输运，这与古代的压电效应和互补金属氧化物半导体（CMOS）晶体管差别，即王中林教养正在2007年所提出的“压电电子学”这一新兴学科和推翻性工夫。别的，压电纳米发电机（PENG）举动一种以麦克斯韦位移电流为驱动力可感知死板刺激并采集死板能的前沿工夫，为构修各式自供电传感体例供应了可行性。通过将PENG与场效应晶体管（FET）相耦合，PENG的内部压电势能够直接调造晶体管沟道中的载流子。如图1所示，咱们凭据器件的组织将压电（电子学）神经样式器件分为两类举办先容，网罗应变门控压电晶体管和PENG门控场效应晶体管。此中应变门控压电晶体管直策应用压电半导体举动沟道资料，而PENG门控晶体管则将压电电势与各式场效应晶体管器件耦合，竣工更多样化的使用。

　　图2浮现了压电（电子学）神经样式器件的里程碑性进步的时代轴。自2006年基于ZnO 纳米线阵列的PENG被提出此后，压电电子学斟酌范畴获得了继续而渊博的开展。本文综述了近年来压电（电子学）神经样式器件的斟酌进步，并对压电（电子学）神经样式器件的组织、事情机理和造作工夫举办了周密的会商。该综述还先容了基于压电（电子学）神经样式器件的多功效使用，网罗多感官感知、存储、逻辑企图和光电突触等。结尾，正在将来开展离间和预测的布景下，进一步会商了奈何更有用地治疗拥有压电（电子学）效应的新型神经样式器件。

　　图2 压电（电子学）器件的里程碑性进步的时代轴。（a）基于ZnO的PENG。经许可转载。版权一齐(2006) ，美国科学鞭策会。（b）布尔逻辑器件。经许可转载。版权一齐（2010）WILEY-VCH Verlag GmbH＆Co.KGaA，Weinheim。（c）触觉成像阵列。经许可转载。版权一齐(2013) ，美国科学鞭策会。（d）电致发光成像阵列。经许可转载。版权一齐（2013）Springer Nature。（e）MoS2基压电器件。经许可转载。版权一齐（2014）Springer Nature。（f）PENG门控晶体管。（g）二维ZnO纳米颗粒阵列。经许可转载。版权一齐（2017）WILEY-VCH Verlag GmbH＆Co.KGaA，Weinheim。（h）柔性声传感器。（i）人为感受突触。（j）智能电源装备。CC BY 4.0。（k）细胞牵引成像阵列。（l）仿生视觉假体。

　　图3 压电（电子学）效应和压电势调造道理。（a-b）正在拉伸和压缩应变下金属-半导体（n型）接触的压电势。（c-d）正在拉伸和压缩应变下p-n结的压电势。（e-f）PENG门控场效应晶体管的事情机理。

　　压电（电子学）神经样式器件的纳米功效资料的造作活性纳米资料的两种重要造作本事，网罗“自下而上”和“自上而下”本事。自下而上的本事是从原子/分子起初以自拼装的体例正在基底上发展所需的纳米资料和组织，常用的自下而上本事网罗湿化学合成和化学/物理气相重积。自下而上的造作本事可以发展大界限纳米资料，但它也存正在极少过错，比方标的资料的高度、直径和因素不服均。自上而下的造作工艺是指通过一系列薄膜重积、光刻和蚀刻工夫正在基底（或本体资料）上直接造备所需的纳米组织，被渊博使用于二维晶体管等器件的造备中。

　　压电（电子学）神经样式器件的感-存-算等神经样式使用将压电（电子学）效应与半导体器件耦合的新兴工夫期近将到来的智能期间显示了神经样式使用的强壮潜力。基于差别器件组织竣工的仿生感知/传感（图4和5）、音讯存储和企图、人为突触（图6）等功效无疑是压电（电子学）神经样式器件使用中的重心研发对象。

　　图4 用于触觉感知的压电（电子学）器件。（a）基于ZnO 纳米线的两头应变门控笔直压电晶体管的道理图。（b）92×92压电晶体管阵列的拓扑图。（c）正在晶体管阵列上施加字母A形态的六个法向应力后的电流呼应等高线图。（d）基于AlGaN/AlN/GaN异质结晶体管的SPD示图谋。（e）差别应变下SPD的输出弧线。（f）SPD的输出功率密度与加快率的合联。（g）运用ZnO TFT的触觉传感示图谋。（h）差别施加力下阵列的输出电流转变弧线。（i）用TFT阵列衡量剪切力。

　　图5 PENG门控晶体管。（a）PENG门控石墨烯FET的示图谋。（b）有源矩阵应变传感器阵列的示图谋及输出电流散布。（c）正在PENG的应变下FET的输出特点。（d）拉伸和压缩应变下FET的动态电流呼应。（e）应变传感器的敏捷度特点。（f）压电电位编程非易失性存储阵列和应变下的输出特点。（g）压电势编程存储器的多级存储/擦除方法。（h）压电石墨烯势垒晶体管的截面示图谋。（i）差别组合的PENG应变下，压电石墨烯势垒晶体管的及时电流密度。

　　图6 用于电学人为突触的压电电子学器件。（a）人类感受神经体例示图谋。（b）压电石墨烯人为感受突触的器件组织。（c）差别拉伸应变下的EPSC。（d）基于NKN薄膜的自供电人为神经突触。（e）施加启动尖峰竣工STDP的再可塑性。（f）人为尖刺死板感觉器体例（ASMS）的道理图。（g）ASAN的输入电压与呼应频率的函数。（h）差别压力强度下ASMS的频率呼应。

　　近年来，基于压电电子学器件和应变/PENG门控晶体管的压电势调造神经样式器件工夫（即压电电子学神经样式器件）获得了巨猛进步。压电电子学神经样式器件更始性地采用了压电势门控本事，将表部时空死板输入信号与电输出信号直接相合。通过单个器件的职能抬高、多种功效的集成、器件阵列的组织策画等体例，可以大大拓宽了压电神经样式器件的使用边界。压电神经样式器件及体例拥有感知、企图、研习、处置整体和纷乱题宗旨才略，希望胀舞物联网、人为智能、生物医学工程等范畴的开展。

　　InternationalJournal of Extreme Manufacturing(中文《万分造作（英文）》），简称IJEM。举动万分造作范畴首本专业期刊，拥有明显的多学科交叉特征。期刊聚焦万分造作范畴前沿科学开展和工夫需求，戮力于公告万分造作范畴合系的高质料最新斟酌收获，涵盖支柱万分造作的基本科学到前沿工夫，旨正在搭修盛开平等的疏通桥梁，胀舞万分造作范畴的多学科调和与更始。

　　期刊先后被SCI、EI、Scopus、CSCD等近30个国际出名数据库收录。IF （2023） 16.1，JCR Q1区，接连两年位列环球工程造作范畴第一，中国科学院期刊分区工程工夫一区、死板工程范畴高质料科技期刊分级目次T1级。入选中国科技期刊精采手脚盘算英文领军期刊，获死板工业科学工夫奖科技发展二等奖、中国科协卓绝科技论文、中国最具国际影响力学术期刊等荣幸。