在機(jī)器視覺應(yīng)用中，實(shí)時(shí)感知和處理運(yùn)動(dòng)信息至關(guān)重要。儲(chǔ)池計(jì)算能夠高效處理時(shí)空信號(hào)，但傳統(tǒng)光傳感器基于歐姆接觸，難以調(diào)節(jié)光電流和弛豫時(shí)間，導(dǎo)致識(shí)別精度受限，其固定的時(shí)空尺度瓶頸限制了儲(chǔ)池計(jì)算在動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的應(yīng)用，研究團(tuán)隊(duì)通過新材料和器件設(shè)計(jì)，解決了這一挑戰(zhàn)。
該研究創(chuàng)新性地提出了一種基于硅碲化合物(SiTe)的平面肖特基勢(shì)壘光傳感器，通過引入Pt、W非對(duì)稱電極和背柵結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了光電流和弛豫時(shí)間的柵電壓可控。材料表征顯示，SiTe薄膜具有1.51 eV的帶隙和豐富的陷阱態(tài)結(jié)構(gòu)，為光響應(yīng)提供了基礎(chǔ)。器件在光照下表現(xiàn)出典型的光伏效應(yīng)，通過改變柵壓(-10 V到10 V)可實(shí)現(xiàn)對(duì)器件光電流的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，弛豫時(shí)間可在5–67 ms范圍內(nèi)變化。
柵調(diào)控機(jī)制源于柵壓對(duì)肖特基勢(shì)壘高度和陷阱態(tài)填充水平的調(diào)節(jié)：當(dāng)柵壓為負(fù)時(shí)，勢(shì)壘降低，光電流增大；柵壓為正時(shí)，勢(shì)壘升高，光電流減小。同時(shí)，弛豫時(shí)間隨陷阱能級(jí)的填充水平動(dòng)態(tài)變化，使器件具備多尺度時(shí)空動(dòng)態(tài)特性，這種可編程響應(yīng)為儲(chǔ)池計(jì)算提供了靈活的編碼能力。
研究進(jìn)一步構(gòu)建了多尺度光電儲(chǔ)池計(jì)算系統(tǒng)，用于汽車運(yùn)動(dòng)模式識(shí)別。通過調(diào)節(jié)柵壓模擬不同弛豫時(shí)間，儲(chǔ)池計(jì)算系統(tǒng)在混合時(shí)空尺度下提取特征，識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到90%，優(yōu)于單尺度系統(tǒng)。在噪聲環(huán)境下，多尺度系統(tǒng)仍保持85%以上的準(zhǔn)確率，顯示出強(qiáng)魯棒性。
該工作通過肖特基勢(shì)壘調(diào)控工程，實(shí)現(xiàn)了光傳感器時(shí)空動(dòng)力學(xué)的同步調(diào)制，為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)視覺處理提供了高效解決方案。未來可通過優(yōu)化材料和器件結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步拓展儲(chǔ)池計(jì)算在邊緣計(jì)算中的應(yīng)用。
研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
