科学研究

人工反铁磁异质结具有高热稳定性、超快自旋动力学和高效的自旋轨道矩引起的磁化翻转，它在神经形态计算网络硬件中可作为神经突触和神经元，具有巨大的应用潜力。 然而，人工反铁磁异质结在剩磁状态下反常霍尔信号的减弱，以及垂直磁化翻转需要较大的辅助磁场，这两个挑战极大地限制了它在神经形态计算中的应用优势。在我们的工作中，通过使用斜向溅射来制造具有强层间反铁磁交换耦合和磁矩补偿的Pt/CoPt/Ru/CoTb 人工反铁磁异质结，实现了剩磁状态下增强的反常霍尔电阻和无磁场垂直磁化翻转 。人工反铁磁异质结作为突触显示出近乎线性的、非易失的多态可塑性，并且作为神经元表现出非线性的sigmoid激活函数功能。进一步利用人工反铁磁异质结的突触和神经元构建全连接的神经网络，对手写数字的识别率达到了98.1%。而且，人工反铁磁异质结作为具有放电时间依赖可塑性的突触，用于构建自适应的无监督学习脉冲神经网络，在手写数字识别中达到了87.0%的准确率。这些发现表明，人工反铁磁异质结有望成为高性能、高识别率和低功耗的神经形态计算的专用硬件。

内容摘要：

颜世申，山东大学物理学院教授、博士生导师，济南大学自旋电子学研究所所长。曾任山东大学物理学院副院长、学术委员会主任。他还是国家杰出青年基金获得者、山东省杰出青年基金获得者、教育部新世纪优秀人才、山东省有突出贡献的中青年专家、德国洪堡学者。获山东省自然科学一等奖。颜世申教授的研究领域是磁学与自旋电子学，研究方向包括神经形态计算、自旋轨道矩效应、磁性存储与逻辑、整流磁电阻、磁性半导体等。作为课题负责人承担国家973 课题、军工重大项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金重大基础研究项目近20项。研究成果已获得国家发明专利授权15项，发表SCI论文300多篇;部分成果已被写进了教科书和特邀综述文章，并被许多研究组广泛采用。

联系人：自旋芯片与技术全国重点实验室/微纳科学与分析测试协同创新中心，张伟

编辑：袁晓慧