В последнее время Лаборатория специальной керамики Института материаловедения и инженерии нашего университета добился значительного прогресса в области бионических фотонаптических устройств и чипов сверхнизкой мощности. Соответствующие результаты были опубликованы в журнале Advanced Materials (IF 30.849), авторитетном журнале в области материалов, в статье, озаглавленной “Индиевые поверхностные фотонапсы дисульфида молибдена, легированные поверхностным зарядом, сверхнизкой мощности для бионических глаз”. Наш университет является единственной организацией-корреспондентом данной статьи, докторант Ху Юнься является первым автором, а профессор Ху Пинъань – автором-корреспондентом.
Исследование было вдохновлено биологическим глазом. Бионический глаз обладает превосходными функциями визуализации, такими как большое поле зрения и низкая аберрация, и может быть применен к оборудованию искусственного интеллекта, такому как роботы. Текущая система зрения обычно состоит из фотоприемника, памяти и блока обработки. Это архитектура Фон Неймана, которая разделяет восприятие, память и вычисления. Существуют проблемы стены энергопотребления и стены хранения, которые приводят к высокому энергопотреблению и затрудняют выполнение сложных задач по изучению и обработке изображений. Поэтому очень важно разработать систему зрения с архитектурой, отличной от архитектуры фон Неймана, которая интегрирует восприятие и память многофункциональных фотоэлектрических устройств. Среди них нейронные фотосинаптические устройства могут реагировать на световую стимуляцию и обладать хорошей синаптической пластичностью, которая может сочетать функции зрительной системы и мозга. Однако в настоящее время нейронные фотосинаптические устройства имеют высокое энергопотребление и трудности с интеграцией обработки криволинейных поверхностей.
В связи с вышеуказанными проблемами исследовательская группа Ху Пинъаня эффективно снизила энергопотребление фотонаптических устройств, добавив слой прерывистой инжекции электронов (слой индия) на поверхности двумерного полупроводникового канала (MoS2) устройства, снизив его до 68,9 аДж на импульс, что намного меньше, чем текущее международное значение аналогичных устройств (>1 пикоджоуль). Кроме того, это исследование решает сложную проблему роста материала и интеграции обработки устройств на криволинейных поверхностях и создает полусферическую электронную сетчатку, состоящую из множества синаптических устройств, реализующих функции восприятия изображений и обучения. Эта работа предлагает новую стратегию регулирования производительности нейронных фотосинаптических устройств и микросхем зрения.
Исследовательская команда Ху Пинъаня занимается выращиванием крупногабаритных двумерных монокристаллических пластин (графен, гексагональный нитрид бора и т.д.) и исследованиями фотоэлектрических устройств и получила высокопроизводительный фотоприемник Ван-дер-Ваальса металл-изолятор-полупроводник с помощью оптимизации согласования валентных зон; разработала многоразрядную фотоэлектрическую память с возможностью записи в условиях низкой освещенности на основе гетероструктуры дисульфида селена/гексагонального нитрида бора/графена. Эти результаты были опубликованы в сетевом издании "Передовые функциональные материалы" (Advancedfunctional Materials, Advancedfunctional Materials,https://doi.org/10.1002/adfm.202104359 ) и "Маленький" (Маленький,https://doi.org/10.1002/smll.202104459 ). Приглашен опубликовать обзорную статью под названием “Вертикальный транзистор с суб-1-нм каналом” в Nature Electronics (Nature Electronics, 2021, 4,325-325).
Вышеуказанное исследование было решительно поддержано Ключевой лабораторией производства микросистем и микроструктур Министерства образования и Государственной ключевой лабораторией робототехники и систем.
Ссылка на статью：https://doi.org/10.1002/adma.202104960
