GaN材料因其优异的光电转化性能在现代可见光通信领域发挥着至关重要的作用,其制作的LED器件具有体积小、低功耗、发光效率高和响应速度快等优点。本文从光致突触神经元器件出发,探索光信号代替传统的电信号来实现突触间刺激的传递的机制,设计并制备出了基于InGaN/GaN多量子阱的高性能薄膜LED,开展GaN基光致突触突触芯片的研究。首先,基于InGaN/GaN多量子阱二极管器件在发光和探测方面的双重功能,通过波导将LED和探测器连接起来,设计出一种单发射端神经元器件,探索光致突触的感知能力。实验证实,该器件能够同时接收片内和片外的光信号,再根据不同信号的特性加以区分。其次,利用多发射端的InGaN/GaN多量子阱二极管器件,探索当多个突触前端同时发送刺激信号时,突触后端的时空相关性,通过空时叠加分析类脑器件记忆功能的原理。实验结果表明,当三个输入端分别发送不同的重复周期信号时,在突触后端由于空时叠加的特性使得接收到的信号幅度明显增强,并产生周期性的共振现象,这种现象表明不同突出前输入信息号之间具有时空相关性;突触后EPSV幅度的增强使得EPSV信号的持续时更长,即记忆时间更长。最后,探索光致突触器件逻辑计算功能。利用一个多发射端器件,探索其在空间叠加、空时叠加时的逻辑实现方案。实验结果表明,加上合适的判决门限后,光致突触器件不仅能够实现“或”、“与”等简单的逻辑功能,还能够实现更加复杂的多电平逻辑判决,这表明该器件在大规模集成后具有实现复杂逻辑计算潜能。