VO2神经元晶体管中的大电光机耦合
摘要：生物神经元是电-机械系统，其中行动电位的产生和传播与声波的产生和传输相结合。VO2等神经元器件具有绝缘体-金属转变和负差电阻的特性，可以被设计为自振荡器，在电信号领域中是对生物神经元的较好近似。在这项研究中，我们展示了这些自振荡器是耦合的电-光-机械系统，具有比传统的电-机械或电-光材料更好的能量转换系数。这是由于在由焦耳加热驱动的绝缘体-金属转变过程中，在材料的电阻、光折射率和密度之间存在显著对比。我们进行了激光干涉测量光-机械响应，同时通过电驱动器件使其自振荡产生不同种类的信号。我们分析了不同厚度的薄膜，设计了器件几何形状，并进行了分析建模，以分离干涉信号中折射率变化和机械应变的影响。我们展示了我们的神经元器件的有效压电系数（d13*）为660 pm/V，使其成为MEMS应用中可行的Pb基压电材料替代品。此外，我们展示了有效电-光系数（r13*）约为22 nm/V，比薄膜和块状波克尔材料中的系数要大得多。
作者：Upanya Khandelwal, Rama Satya Sandilya, Rajeev Kumar Rai, Deepak Sharma, Smruti Rekha Mahapatra, Debasish Mondal, Navakanta Bhat, Naga Phani Aetkuri, Sushobhan Avasthi, Saurabh Chandorkar, Pavan Nukala
论文ID：2306.14367
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2023-06-27