【儀表網 研發快訊】7月20日，中國科學院上海技術物理研究所紅外科學與技術重點實驗室胡偉達、苗金水團隊，在國際上首次提出了基于離子-電子耦合效應的感存算一體神經形態光電器件，通過模擬人類視覺感知方式，解決紅外感知系統分立式架構帶來的高延遲和高功耗問題，為大規模硬件集成以及神經形態視覺應用提供了可能。相關研究成果以Reconfigurable, non-volatile neuromorphic photovoltaics為題，在線發表在《自然-納米技術》(Nature Nanotechnology)上。
當前，紅外感知系統使用獨立的傳感、計算和存儲單元來處理傳感終端中產生的海量視覺數據。冗余數據在傳感器、計算器和存儲器組成的分立式架構系統內頻繁傳輸會導致高延遲和高功耗。因此，亟需研制能夠實現集傳感、計算和存儲功能于一體的感存算一體新型光電器件。人類視覺系統具有強大的視覺感知和信息處理能力，主要歸功于視網膜對視覺信息的預處理以及大腦神經網絡擁有高度并行計算和存儲的功能。近年來，以此為啟發，國內外科學家在傳感器內計算以及感存算一體器件研制等方面相繼開展了深入研究。
本研究通過在二端結構背靠背光伏探測器中引入硫空位，利用脈沖電壓調控硫空位的空間分布，影響器件的空間電勢。開爾文探針力顯微鏡和波譜儀表征結果顯示，硫空位的空間分布對金屬/半導體界面肖特基勢壘的調節作用，實現了零偏下11個正/負光響應態的非易失可重構。本研究構筑了光響應率可重構的感存算一體器件，實現了神經形態硬件邁向大規模和多維度的關鍵技術突破。
研究工作得到科學技術部、國家自然科學基金委員會、中國科學院和上海市科學技術委員會的支持。
a、二端結構感存算器件，b、電場作用下的硫空位遷移，c、神經網絡“人”的目標位置檢測
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