基于IGZO/PbS量子点/Ga2O3的光学突触晶体管，具有高光通量效率（PPF），适用于近红外（NIR）检测

《IEEE Electron Device Letters》：IGZO/PbS QD/Ga2O3-Based Optical Synapse Transistors with High PPF for NIR Detection

近红外光响应高可逆性光学突触晶体管研究。采用IGZO/PbS量子点/Ga2O3异质结结构，在1080/1300/1550 nm处实现219±4.1 A/W的高响应度及195.2%的高PPF值，功耗低至3.67 pJ/事件。通过光脉冲触发突触可塑性，强度/脉宽/脉冲数调控可实现STP-LTP转换，同时电脉冲可诱导突触抑制。基于实测特性的ANN模拟达90.16%识别准确率，证实该器件适用于低功耗近红外人工视觉系统。

　　

摘要：

在本文中，我们提出了一种基于IGZO/PbS量子点（QD）/Ga2O3结构的高光功率转换因子（PPF）光学突触晶体管，用于近红外（NIR）传感应用。所制造的器件在近红外波段表现出优异的检测性能：在0.1 mW/cm2的照明强度下，其在1080、1300和1550 nm波长下的响应度分别为214.5 ± 4.1、202.4 ± 5.6和188.5 ± 5.8 A/W，相应的PPF指数分别为195.2%、187.0%和179.8%。该器件还展示了突触可塑性的调节能力，包括随着刺激强度、脉冲宽度和脉冲次数的增加从静态突触传导（STP）向长时程增强（LTP）的转变；同时，光脉冲能够增强突触传递，而电脉冲则能够抑制这种增强效应。此外，该器件的功耗极低，在1550 nm波长下每次事件仅消耗3.67 pJ的能量。最后，利用所测量器件特性进行的神经网络（ANN）仿真实现了90.16%的识别准确率。这些结果表明，IGZO/PbS QD/Ga2O3光学突触晶体管在基于近红外传感的低功耗、高性能人工视觉系统中具有广阔的应用前景。