7月20日，中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所紅外科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室胡偉達(dá)、苗金水團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際上首次提出了基于離子-電子耦合效應(yīng)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(lái)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(yīng)用提供了可能。相關(guān)研究成果以reconfigurable, non-volatile neuromorphic photovoltaics為題，在線發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》(nature nanotechnology)上。

當(dāng)前，紅外感知系統(tǒng)使用獨(dú)立的傳感、計(jì)算和存儲(chǔ)單元來(lái)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(jì)算器和存儲(chǔ)器組成的分立式架構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)頻繁傳輸會(huì)導(dǎo)致高延遲和高功耗。因此，亟需研制能夠?qū)崿F(xiàn)集傳感、計(jì)算和存儲(chǔ)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(qiáng)大的視覺感知和信息處理能力，主要?dú)w功于視網(wǎng)膜對(duì)視覺信息的預(yù)處理以及大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擁有高度并行計(jì)算和存儲(chǔ)的功能。近年來(lái)，以此為啟發(fā)，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家在傳感器內(nèi)計(jì)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(cè)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(shì)。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(duì)金屬/半導(dǎo)體界面肖特基勢(shì)壘的調(diào)節(jié)作用，實(shí)現(xiàn)了零偏下11個(gè)正/負(fù)光響應(yīng)態(tài)的非易失可重構(gòu)。本研究構(gòu)筑了光響應(yīng)率可重構(gòu)的感存算一體器件，實(shí)現(xiàn)了神經(jīng)形態(tài)硬件邁向大規(guī)模和多維度的關(guān)鍵技術(shù)突破。

研究工作得到科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院和上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)的支持。