[发明专利]一种支持孤波传导的模拟神经纤维的PN微米线

说明书

本发明提供一种支持孤波传导的模拟神经纤维的PN微米线，包括传输线，所述传输线为蚀刻至GaMnAs/GaAs板的耗尽区形成的微米线，所述传输线包括主线和多根分线，多根所述分线的一端均与主线一端连接；多根所述分线的另一端均设有树突连接触点对；所述主线弯折形成多个轴突，且所述主线上设有多个轴突连接触点对；主线与多根分线连接的节点处设有细胞体连接触点对；其中树突连接触点对、轴突连接触点对、细胞体连接触点对和轴突连接触点对均为P‑N电极对，所述P‑N电极对包括P型电极和N型电极，所述P型电极为覆盖有金属薄膜的P型接触面，所述N型电极为覆盖有金属薄膜的N型接触面。本发明具有与神经纤维的高度相似性，且支持孤波传导。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种支持孤波传导的模拟神经纤维的PN微米线。

背景技术

类脑计算系统借鉴了生物神经系统的构造逻辑和信息处理方式，具有高智能，高容错，低能耗等优势，有望取代传统的冯诺依曼计算机，成为更灵活和更智能的计算范式。作为类脑计算系统的基本组成单元，神经形态器件旨在工作机制和功能应用等各个层面高度模拟生物神经，对实现类脑计算至关重要，因此制备神经形态器件已经成为当前的研究热点。

神经纤维是尖峰神经信号在空间传导的通路，会为神经信号的传导引入时间延迟。例如，神经细胞的树突部分，可以接收来自多个神经细胞的信号，并经过一定的时间延迟后传送到神经细胞的细胞体部分进行计算处理。而细胞体可以检测输入信号是否同步，并根据输入信号的时间关联性生成输出。也就是说，神经信号的空间传导和时间延迟是神经计算的关键要素。例如，在人脑记忆和学习过程中起到重要作用的赫布学习法则是基于尖峰时间依赖可塑性的原理。又如猫头鹰的听觉系统基于尖峰神经信号的到达时间完成了声音定位。因此，模拟神经纤维具有重要意义。

孤波(孤子波)是一类由于非线性作用引起的横波，它在运动过程中形状保持不变。孤子波应用于从量子力学到光信息传输到DNA结构等诸多领域。神经纤维传导的信号为KDV孤子，KDV孤子的一个重要特性是，初始脉冲在传播过程中会分解为逐渐衰减的一组孤子。现有神经纤维模拟技术大多没有考虑到孤子波的特性，导致信号传导失真的问题，模拟效果不佳。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种支持孤波传导的模拟神经纤维的PN微米线，以解决上述技术问题。

本发明提供一种支持孤波传导的模拟神经纤维的PN微米线，包括传输线，所述传输线为蚀刻至GaMnAs/GaAs板的耗尽区形成的微米线，所述传输线包括主线和多根分线，多根所述分线的一端均与主线一端连接；多根所述分线的另一端均设有树突连接触点对；所述主线弯折形成多个轴突，且所述主线上设有多个轴突连接触点对；主线与多根分线连接的节点处设有细胞体连接触点对；

其中树突连接触点对、轴突连接触点对、细胞体连接触点对和轴突连接触点对均为P-N电极对，所述P-N电极对包括P型电极和N型电极，所述P型电极为覆盖有金属薄膜的P型接触面，所述N型电极为覆盖有金属薄膜的N型接触面。

进一步的，所述传输线的宽度为1.5μm。

进一步的，所述传输线包括三根分线，三根分线分别对应三个树突连接触点对，三个树突连接触点对分别为第一触点对、第二触点对和第三触点对，其中第一触点对在第二触点对与第三触点对之间；细胞体连接触点对为第四连接触点对；主线弯折出两个轴突，且设有八个轴突连接触点对，分别为第五触点对、第六触点对、第七触点对、第八触点对、第九触点对、第十触点对、第十一触点对和第十二触点对。

进一步的，所述两个轴突分别为第一轴突和第二轴突，其中第七触点对设置在第一轴突之前，第八触点对设置在第一轴突与第二轴突之间，第九触点对设置在第二轴突之后；第五触点对和第六触点对设置在第四触点对与第七触点对之间；第十触点对第十一触点对和第十二触点对均设置在所述主线的另一端。