移動(dòng)端


當(dāng)前位置:興旺寶>資訊首頁> 技術(shù)前沿
閱讀排行 更多
企業(yè)直播 更多
推薦展會(huì) 更多

金屬所雙重功能光電子器件研究取得進(jìn)展

2023-11-02 14:22:12來源:金屬研究所 閱讀量:90 評(píng)論

分享:

導(dǎo)讀:光電探測(cè)器具有快速的光響應(yīng)和高靈敏度,適用于光學(xué)傳感、通信和成像系統(tǒng)等領(lǐng)域。而神經(jīng)形態(tài)視覺傳感器受人眼視覺系統(tǒng)的啟發(fā),能夠感知、存儲(chǔ)和處理光信號(hào)。兩種光電子器件各具特點(diǎn)且功能互補(bǔ)。

  光電探測(cè)器和神經(jīng)形態(tài)視覺傳感器作為兩種典型的光電子器件,在光信息的感知和處理方面具有重要作用。光電探測(cè)器具有快速的光響應(yīng)和高靈敏度,適用于光學(xué)傳感、通信和成像系統(tǒng)等領(lǐng)域。而神經(jīng)形態(tài)視覺傳感器受人眼視覺系統(tǒng)的啟發(fā),能夠感知、存儲(chǔ)和處理光信號(hào)。兩種光電子器件各具特點(diǎn)且功能互補(bǔ)。因此,若能在單個(gè)器件上實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)器和神經(jīng)形態(tài)視覺傳感器的集成,并可按應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行切換,將提高光電子器件的集成度并拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。然而,由于兩者光響應(yīng)速度存在的矛盾,使得在單個(gè)器件上同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩種器件的功能集成變得尤為困難。
 
  為解決上述問題,中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家研究中心聯(lián)合研究部副研究員張興來等,構(gòu)筑了一種溝槽橋接GaN/Ga2O3/GaN雙異質(zhì)結(jié)陣列器件。通過調(diào)節(jié)Ga2O3中氧空位的電離和去電離過程,器件在低電壓和高電壓下分別表現(xiàn)出易失性和非易失性光電流。也就是說,僅通過改變工作電壓的大小,即可在單個(gè)器件上實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)和神經(jīng)形態(tài)視覺傳感器兩種角色的轉(zhuǎn)換。該器件在低電壓作為光電探測(cè)器工作時(shí),展現(xiàn)出很快的光響應(yīng)速度(118 μs)和很高的比探測(cè)率(1.13 × 1011 Jones),并實(shí)現(xiàn)了光控邏輯電路、光電成像和光通信等復(fù)雜功能。而器件在高電壓作為神經(jīng)形態(tài)視覺傳感器工作時(shí),實(shí)現(xiàn)了包括雙脈沖易化、短程可塑性到長(zhǎng)程可塑性的轉(zhuǎn)變、經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)行為以及圖像記憶等神經(jīng)突觸特性的模擬。此外,經(jīng)過器件對(duì)圖像的神經(jīng)形態(tài)預(yù)處理后,圖像的識(shí)別效率提高了62.4%。這一研究不僅為在單個(gè)器件上同時(shí)實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)器和神經(jīng)形態(tài)視覺傳感器的各種先進(jìn)功能提供了新方法,而且為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人視覺系統(tǒng)和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算提供了可能。
 
  近日,相關(guān)研究成果以Dual-mode conversion of photodetector and neuromorphic vision sensor via bias voltage regulation on a single device為題,發(fā)表在《先進(jìn)材料》(Advanced Materials,DOI: 10.1002/adma.202308090)上。
 
  圖1. 器件的設(shè)計(jì)概念、結(jié)構(gòu)和特性。(a)根據(jù)光響應(yīng)速度特性對(duì)光電器件的功能分類示意圖。(b)GaN/Ga2O3/GaN陣列器件示意圖。(c)器件和(d)溝槽橋接Ga2O3納米線的SEM圖像。不同偏置電壓下器件的(e)瞬態(tài)光響應(yīng)以及(f)光電流衰減擬合曲線。異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)示意圖:(g)無光照和偏壓,(h)紫外光照和高偏置電壓,(i)紫外光照和低偏置電壓。(j)異質(zhì)結(jié)中O 1s的XPS能譜。
 
  圖2. 器件作為光電探測(cè)器的功能化應(yīng)用。(a)器件的成像原理圖以及所獲得的成像字母;(b)光通信系統(tǒng)的原理圖;(c)基于該器件實(shí)現(xiàn)的摩爾斯電碼傳輸。
 
  圖3. 器件作為神經(jīng)形態(tài)視覺傳感器的圖像預(yù)處理和識(shí)別功能。(a)用于圖像預(yù)處理和識(shí)別的人工神經(jīng)形態(tài)視覺系統(tǒng)的示意圖;(b)器件降噪前后的數(shù)字圖像;(c)器件降噪前后的圖像識(shí)別率曲線;(d)圖像訓(xùn)練結(jié)果的混淆矩陣;(e)在不同背景噪聲水平(0.1-0.9)下進(jìn)行圖像預(yù)處理前后的數(shù)字圖像;(f)背景噪聲水平對(duì)圖像識(shí)別率提升效果的影響。
版權(quán)與免責(zé)聲明:1.凡本網(wǎng)注明“來源:興旺寶裝備總站”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-興旺寶合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,并注明“來源:興旺寶裝備總站”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。 2.本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源(非興旺寶裝備總站)的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。 3.如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
我來評(píng)論

昵稱 驗(yàn)證碼

文明上網(wǎng),理性發(fā)言。(您還可以輸入200個(gè)字符)

所有評(píng)論僅代表網(wǎng)友意見,與本站立場(chǎng)無關(guān)

    相關(guān)新聞