Synaptic Ion-Gated Transistors for Neuromorphic Computing Applications: Impact of Materials Properties and Ionic Media

Cette thèse explore le comportement synaptique des transistors à grille ionique (IGT) en utilisant le polymère conducteur poly(3-hexylthiophène) (P3HT) et le trioxyde de tungstène (WO3) comme matériaux de canal, en mettant l'accent sur le temps de réponse et le comportement synaptique pour les applications informatiques neuromorphiques. Les IGT sont essentiels pour imiter les synapses biologiques en raison de leur capacité à reproduire à la fois la plasticité synaptique à court terme (STP) et à long terme (LTP) et leur faible consommation de puissance. Les paramètres que nous avons sélectionnés pour l'étude sont le poids moléculaire et l'épaisseur de la couche mince de P3HT, ainsi que la présence d'ions de lithium (Li+) dans le milieu ionique de la grille d’un IGT à base de WO3: leur effet a été observé sur le temps de réponse et la fonctionnalité synaptique de transistors. La première partie de l'étude montre comment contrôler le temps de réponse des IGT, qui est un aspect important de la modulation de la pl

Abstract

This dissertation explores the synaptic behavior of ion-gated transistors (IGTs) using the organic conducting polymer poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and the tungsten trioxide (WO3) as channel materials, with a focus on response time and synaptic behavior for neuromorphic computing applications. IGTs are key for mimicking biological synapses due to their ability to replicate both short-term (STP) and long-term synaptic plasticity (LTP) and low power consumption. The parameters we selected for the investigation are the molecular weight and film thickness of P3HT, as well as the presence of lithium-ion (Li+) in the gating medium of WO3-based IGTs: their effect was observed on response time and synaptic functionality. The first part of the study demonstrates how to control the IGT response time, which is an important aspect of synaptic plasticity modulation in IGTs. The methodology conceived for this PhD project includes, among other factors, the effects of pulse amplitude, duration, frequency, and the number of a