鑽石舞台

高效低能耗神經形態器件模擬視覺系統的研究與開發對人工智能發展具有重大意義。人工視覺系統通常採用數字信息技術來實現，其信息處理與光信息採集單元分離，呈現結構繁雜、數據冗餘和能耗較大等諸多不足。受人類視覺系統信息並行處理的啟發，神經形態視覺傳感作為一種新型高效類腦視覺處理技術，具有感存算一體、低數據冗餘與低功耗等優勢，受到各界廣泛關注。二維層狀異質結因其光響應靈敏、信號可塑性可調和功耗低等特性，被認為是構築人工神經形態視覺傳感最有前途的材料體系之一。異質組分光吸收區域的耦合能夠實現寬帶光感知，帶隙不匹配和缺陷態電荷俘獲釋放賦予其信號處理具有記憶可塑性。如何通過簡單的溶液法路徑高效實現該類二維層狀光電異質結的規模製備具有現實意義。

近日，南京工業大學柔性電子（未來技術）學院黃維院士團隊劉舉慶教授、李銀祥副教授課題組在前期碳基阻變存儲與神經形態電子的基礎上，創造了一種基於氣液界面共自組裝策略構築大尺寸二維碳基異質結的普適性方法，獲得了系列勻質厘米級異質結雙層薄膜。該異質結器件具有高效的寬帶（365 - 1550 nm）光感知與信息強化學習能力，其比探測率高達3.1×1013 Jones，雙脈衝易化指數高達214%，能耗僅為10-9 W。這種異質結光電突觸還可以實現視覺學習和識別的神經形態網絡，以及高效的時間信息解碼。該工作不僅為碳基光電異質結的高質量構築提供了一種有效通用策略，也為碳基神經形態電子的開發提供了有益借鑑。

相關成果以「Co-assembled perylene/graphene oxide photosensitive heterobilayer for efficient neuromorphics」為題發表在世界頂級期刊Nature Communications（《自然•通訊》）上。柔性電子（未來技術）學院2019級碩士生張河山、2021級博士生董雪梅為論文共同第一作者。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目的支持。