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        學校要聞

        材料學院在仿生視覺器件與芯片領域取得重要進展

        2021年10月27日 新聞網 瀏覽次數:11

        哈工大全媒體(材料/文)近日,我校材料科學與工程學院特種陶瓷研究所在超低功耗仿生光突觸器件及芯片領域取得重要進展。相關成果以題為“銦誘導表面電荷摻雜二硫化鉬超低功耗光突觸用于仿生眼”的論文發表在材料領域權威期刊《先進材料》(Advanced Materials,IF 30.849)雜志上。我校為論文唯一通訊單位,博士生胡云霞為論文第一作者,胡平安教授為論文通訊作者。

        該項研究靈感來源于生物眼。仿生眼具有大視野、低像差等優良的成像功能,可以應用于機器人等人工智能裝備。目前的視覺系統通常由光電探測器、存儲器和處理單元組成,為感、存、算分離的馮諾依曼構架方式,存在功耗墻與存儲墻問題,導致能耗高且難以執行復雜的圖像學習和處理任務。因此,研發多功能光電子器件的感、存一體的非馮諾依曼構架的視覺系統具有重要意義。其中,仿神經光突觸器件能夠對光刺激作出反應并具有良好的突觸可塑性,可以將視覺系統和大腦功能結合在一起。然而,目前仿神經光突觸器件存在高功耗及難以實現曲面加工集成問題。

        針對以上問題,胡平安課題組通過在器件溝道二維半導體(MoS2)表面增加不連續的電子注入層(銦層),有效降低了光突觸器件功耗,使其低達每脈沖68.9阿焦,遠小于目前同類器件國際報道值(>1皮焦)。另外,本研究克服了在彎曲表面上材料生長與器件加工集成的難題,構筑出仿神經突觸器件陣列組成的半球形電子視網膜,實現了圖像傳感與學習功能。這項工作為仿神經光突觸器件的性能調控及視覺芯片提供了新的策略。

        胡平安課題組從事大尺寸二維單晶晶圓生長(石墨烯、六方氮化硼等)及光電器件研究,通過價帶匹配優化獲得高性能范德華金屬-絕緣體-半導體光電探測器;研發出基于二硫化硒/六方氮化硼/石墨烯異質結構的低光寫能多位光電存儲器,這些成果分別在線發表于《先進功能材料》(AdvancedFunctional Materials,https://doi.org/10.1002/adfm.202104359)和《小》(Small,https://doi.org/10.1002/smll.202104459)上。受邀在《自然電子學》(Nature Electronics,2021,4,325-325)上發表題為“具有亞1納米溝道的垂直晶體管”的評論文章。

        以上研究受到了微系統與微結構制造教育部重點實驗室、機器人技術與系統國家重點實驗室的大力支持。

        原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adma.202104960


        編輯:張妍

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