10+ исследовательских проектов в области искусственного интеллекта, о которых должен знать каждый
Feb 20, 2024Выставка продуктов для сухих глаз 2023 г.
Jun 25, 20237 каналов YouTube для изучения машинного обучения
Apr 30, 2024Обобщаемая регрессионная модель глубокого обучения для автоматического скрининга глаукомы по изображениям глазного дна
Jun 07, 2023Новый подход к рассеянному склерозу может изменить лечение других заболеваний
Jul 11, 2023Фотонные синаптические транзисторы с новым слоем захвата электронов для высокой производительности и ультра
Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12583 (2023) Цитировать эту статью
Подробности о метриках
Фотонные синаптические транзисторы исследуются на предмет их потенциального применения в нейроморфных вычислениях и системах искусственного зрения. В последнее время эффективные результаты показал метод установления синаптического эффекта путем предотвращения рекомбинации электронно-дырочных пар путем формирования энергетического барьера с двойным слоем, состоящим из канала и слоя поглощения света. Мы сообщаем о трехслойном устройстве, созданном путем нанесения нового слоя захвата электронов между светопоглощающим слоем и изолирующим слоем затвора. По сравнению с обычной двухслойной фотонно-синаптической структурой наше трехслойное устройство значительно снижает скорость рекомбинации, что приводит к улучшению производительности с точки зрения выходного фототока и характеристик памяти. Кроме того, наш фотонный синаптический транзистор обладает превосходными синаптическими свойствами, такими как облегчение парных импульсов (PPF), кратковременное потенцирование (STP) и долговременное потенцирование (LTP), и демонстрирует хороший отклик на низкое рабочее напряжение — 0,1 мВ. Эксперимент с низким энергопотреблением показывает очень низкое энергопотребление - 0,01375 фДж на импульс. Эти результаты предлагают способ улучшить производительность будущих нейроморфных устройств и систем искусственного зрения.
Традиционный метод фон Неймана непригоден для обработки больших объемов мгновенно генерируемой и хаотически перемещающейся информации, поскольку он выполняет последовательные и последовательные вычисления по одному каналу. В этом традиционном методе обработка большого объема данных может привести к задержкам и сбоям, называемым узкими местами фон Неймана, а также к значительному потреблению энергии1,2. Поэтому исследователи сосредоточили внимание на человеческом мозге, который высоко интегрирован и может быстро и эффективно обрабатывать информацию. Одно синаптическое событие в человеческом мозге потребляет очень мало энергии — примерно 10 фДж3. В последнее время интерес вызывают устройства, имитирующие мозг, и нейроморфные синаптические устройства, а также были опубликованы различные маломощные методы, использующие свойство пластичности4,5.
Органические синаптические устройства привлекательны своим легким весом, большой площадью обработки, а также простотой и дешевизной изготовления6,7. В общем, для устройств, использующих органический полевой транзистор (FET), управляемый напряжением, где затвор модулируется электрическим потенциалом, синаптические свойства реализуются с использованием ионов, медленно движущихся внутри электролита. С использованием этих свойств были реализованы различные высокофункциональные устройства или системы4,8,9. Была разработана искусственная тактильная система с кожным датчиком с использованием сегнетоэлектрического слоя или ионного геля10,11. Ким и др. сообщили об искусственном афферентном нерве, объединив датчик давления и ионный гель7.
Недавно сообщалось о фотонных синаптических устройствах в дополнение к транзисторам, которые реализуют синаптические свойства с использованием напряжения на затворе6,12,13,14,15. По сравнению с методом управления напряжением фотонные синаптические устройства могут иметь широкую полосу пропускания, высокую скорость передачи и низкое энергопотребление16. Эти элементы фотонного синапса также могут воплощать искусственное зрение. Когда человеческий глаз получает визуальную информацию, фоторецепторы сетчатки преобразуют свет в электрические импульсы, которые передаются по нервам в область мозга, создающую и хранящую изображения. В системе искусственного зрения устройство обнаруживает свет и преобразует его в электрический сигнал для генерации и хранения световой информации17. Фотонный синаптический транзистор быстро преобразует оптический сигнал в электрический сигнал и одновременно демонстрирует отличные свойства хранения информации; поэтому в последнее время он привлекает внимание как устройство для построения системы искусственного зрения18.
В качестве светопоглощающих слоев используются многие материалы, такие как органические полупроводники18, перовскиты19 и экологически чистые биоматериалы20. Среди них мы использовали неорганический галогенидный перовскит (CsPbBr3) — полупроводниковый материал с гексагональной структурой12. Поскольку перовскиты обладают высокой фотоэлектрической эффективностью, они привлекают внимание к оптическим устройствам, таким как солнечные элементы21 и фотодетекторы22. Однако они очень уязвимы к влаге, и их фотоэлектрическая эффективность значительно снижается при длительном воздействии атмосферы23. В этом отношении CsPbBr3, изготовленный из неорганических материалов, обладает лучшей стабильностью, чем другие органо-неорганические перовскиты24.