用于低功耗类脑视觉系统的自重置突触器件

《ACS Photonics》：Self-Resetting Synaptic Device toward Low-Power Neuromorphic Vision Systems

　　

摘要

将光检测功能与光电突触功能集成到同一器件中，对于构建类脑视觉系统而言至关重要。然而，此类集成通常依赖于持续的外部偏置电压和电重置脉冲来调节权重，这会带来较大的能耗。在此，我们展示了一种双界面调制的MoO_x/MoS₂/本征硅异质结器件。在MoO_x/MoS₂界面处，该器件形成了一个可自我重置的光电突触，其中高阻值的本征硅层以及超薄的MoO_x层使得氧空位丝状结构的生长速度较慢，且无需电重置脉冲即可自发断裂。此外，MoS₂/Si界面则可作为自供电的光检测器，凭借单侧耗尽区实现高效的载流子分离，从而具备微秒级的响应速度。利用这种双模式特性，该器件在突触模式下可展现典型的突触行为，而在光检测模式下则能实现逻辑门功能及成像功能。当与人工神经网络结合使用时，该器件能够在可见光和近红外波段实现手写数字识别以及车辆跟踪功能。这项工作为开发下一代低功耗类脑视觉系统提供了创新的解决方案。