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(jīng)形態(tài)光電器件，通過模擬人類視覺感知方式，解決紅外感知系統(tǒng)分立式架構(gòu)帶來的高延遲和高功耗問題，為大規(guī)模硬件集成以及神經(jīng)形態(tài)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(fā)表在《自然-納米技術》(Nature Nanotechnology)上。
當前，紅外感知系統(tǒng)使用獨立的傳感、計算和存儲單元來處理傳感終端中產(chǎn)生的海量視覺數(shù)據(jù)。冗余數(shù)據(jù)在傳感器、計算器和存儲器組成的分立式架構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)頻繁傳輸會導致高延遲和高功耗。因此，亟需研制能夠?qū)崿F(xiàn)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(tǒng)具有強大的視覺感知和信息處理能力，主要歸功于視網(wǎng)膜對視覺信息的預處理以及大腦神經(jīng)網(wǎng)絡擁有高度并行計算和存儲的功能。近年來，以此為啟發(fā)，國內(nèi)外科學家在傳感器內(nèi)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(jié)構(gòu)背靠背光伏探測器中引入硫空位，利用脈沖電壓調(diào)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(jié)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(diào)節(jié)作用，實現(xiàn)了零偏下11個正/負光響應態(tài)的非易失可重構(gòu)。本研究構(gòu)筑了光響應率可重構(gòu)的感存算一體器件，實現(xiàn)了神經(jīng)形態(tài)硬件邁向大規(guī)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。
