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基于气体吸附辅助的二维材料光电突触及视觉单元制造技术

技术编号:43493800 阅读:2 留言:0更新日期:2024-11-29 17:02
本申请涉及半导体技术领域,本申请提供一种基于气体吸附辅助的二维材料光电突触及视觉单元,其中,光电突触包括阵列式排列的多个光电异质结单元,每个所述光电异质结单元具有Ta<subgt;2</subgt;NiSe<subgt;5</subgt;/SnS<subgt;2</subgt;结构,其中,所述Ta<subgt;2</subgt;NiSe<subgt;5</subgt;/SnS<subgt;2</subgt;结构具有预设的带隙结构,所述Ta<subgt;2</subgt;NiSe<subgt;5</subgt;/SnS<subgt;2</subgt;结构使得每个所述光电异质结单元接收预设波长的N个光脉冲后能够对所述光脉冲产生的光电流存储预设时长,N为大于等于1的自然数。该光电突触具有Ta<subgt;2</subgt;NiSe<subgt;5</subgt;/SnS<subgt;2</subgt;结构,Ta<subgt;2</subgt;NiSe<subgt;5</subgt;/SnS<subgt;2</subgt;结构通过利用空气中的水氧分子的物理吸附对载流子输运行为的调控,提高了光电突触的光电流保持性能。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及光电,具体而言,涉及一种基于气体吸附辅助的二维材料光电突触及视觉单元


技术介绍

1、近年来,类脑计算架构的兴起,以其高效率、低功耗和高容错等卓越特性,预示着有望超越冯诺依曼架构对计算能力的传统束缚。在计算机视觉等应用领域,基于传统硅基技术的类脑计算电路已经显露出巨大的应用潜力。然而,这些电路通常需要多个晶体管来模拟单个神经元的功能,并且它们的工作波长受限,这在很大程度上限制了向更高密度集成和更低功耗运行的迈进。

2、二维材料因其独特的物理性质,具有优异的宽波段探测能力和利于大规模集成的自然钝化的界面,在类脑计算器件领域受到了广泛的关注。二维材料的研究和应用正在快速发展,它们在电子学、光电子学、催化、能量存储、太阳能电池、传感器、生物医药等方面的应用价值也得到深入挖掘,并且取得重要进展。例如,二维材料合成制备方面的进步,为二维材料的研究与应用奠定了坚实的材料基础。此外,基于二维材料的存储器和透明、柔性器件的大规模制备工艺方面也取得了突破性进展。

3、二维材料在类脑计算中的应用前景广阔,它们的独特性质,如高电子迁移率、优异的机械柔韧性和透明度,使得它们在制造高性能、低功耗的电子器件方面具有巨大潜力。特别是在构建模拟人脑功能的神经形态计算系统中,二维材料可以用于制造人工突触和神经元,实现高效的信息处理和学习能力。随着二维材料研究的深入,预计它们将在类脑计算领域发挥越来越重要的作用,并推动相关技术的发展。


技术实现思路

1、本申请一些实施例提供一种基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,包括:阵列式排列的多个光电异质结单元,每个所述光电异质结单元具有ta2nise5/sns2结构,其中,所述ta2nise5/sns2结构具有预设的带隙结构,所述ta2nise5/sns2结构使得每个所述光电异质结单元接收预设波长的n个光脉冲后能够对所述光脉冲产生的光电流存储预设时长,n为大于等于1的自然数。

2、在一些实施例中,每个所述光电异质结单元接收预设波长的第n个光脉冲结束时间t后,所述光脉冲产生的光电流满足如下关系:,其中,表示第n个光脉冲结束时间t后的光电流强度,t为所述光脉冲周期,p表示首个光脉冲结束时间t后光电流强度降低为当前光电流峰值强度的百分比,表示每个光脉冲自身产生的光电流峰值强度,n表示光脉冲个数。

3、在一些实施例中,p的取值范围为5%-80%。

4、在一些实施例中, 每个光脉冲累积产生的光电流峰值强度大于前一个光脉冲累积产生的光电流峰值强度。

5、在一些实施例中,所述ta2nise5/sns2结构包括ta2nise5薄片和sns2薄片,所述ta2nise5薄片和sns2薄片至少部分重叠。

6、在一些实施例中, 所述ta2nise5薄片的厚度为20-50 nm,所述sns2薄片的厚度为8-15 nm。

7、在一些实施例中, 所述预设波长包括红、绿、蓝三种颜色的波长。

8、在一些实施例中,n为大于等于30的自然数。

9、在一些实施例中, 所述光电流存储预设时长为1-50秒。

10、本申请实施例还提供一种视觉单元,包括如上任意一项所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触。

11、本申请实施例的上述方案与相关技术相比,至少具有以下有益效果:

12、本申请提供了一种基于气体吸附辅助的二维材料光电突触以及显示单元,本申请提供了一种新型的气体吸附辅助的持久光电突触,该光电突触具有ta2nise5/sns2结构,ta2nise5/sns2

13、结构通过利用空气中的水氧分子的物理吸附对载流子输运行为的调控,提高了光电突触的光电流保持性能。将三元系窄带隙材料与二元系硫族化合物构成光电突触,该光电突触在紫外到近红外波段具有优异的光电突触性能。首先,通过精心设计的界面带隙结构,成功调控了光生载流子的传输特性,使得光电突触具有显著的光电导增益。其次,利用环境中的水和氧气分子对二元硫族化合物中固有硫空位的物理吸附作用,有效延长了载流子的寿命。该光电突触不仅增强了对光信号的响应,也显著提升了光信号对突触可塑性的调节能力,从而为开发新型高效光电器件和类脑计算系统提供了重要的技术基础。

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【技术保护点】

1.一种基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于,每个所述光电异质结单元接收预设波长的第N个光脉冲结束时间T后,所述光脉冲产生的光电流满足如下关系:,其中,表示第N个光脉冲结束时间T后的光电流强度,T为所述光脉冲周期,P表示首个光脉冲结束时间T后光电流强度降低为当前光电流峰值强度的百分比,表示每个光脉冲自身产生的光电流峰值强度,N表示光脉冲个数。

3.根据权利要求2所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于,P的取值范围为5%-80%。

4.根据权利要求1所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于, 每个光脉冲累积产生的光电流峰值强度大于前一个光脉冲累积产生的光电流峰值强度。

5.根据权利要求1所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于,所述Ta2NiSe5/SnS2结构包括Ta2NiSe5薄片和SnS2薄片,所述Ta2NiSe5薄片和SnS2薄片至少部分重叠。

6.根据权利要求5所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于, 所述Ta2NiSe5薄片的厚度为20-50 nm,所述SnS2薄片的厚度为8-15 nm。

7.根据权利要求1所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于, 所述预设波长包括红、绿、蓝三种颜色的波长。

8.根据权利要求1所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于,N为大于等于30的自然数。

9.根据权利要求1所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于, 所述光电流存储预设时长为1-50秒。

10.一种视觉单元,其特征在于,包括权利要求1-9任意一项所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触。

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【技术特征摘要】

1.一种基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于,每个所述光电异质结单元接收预设波长的第n个光脉冲结束时间t后,所述光脉冲产生的光电流满足如下关系:,其中,表示第n个光脉冲结束时间t后的光电流强度,t为所述光脉冲周期,p表示首个光脉冲结束时间t后光电流强度降低为当前光电流峰值强度的百分比,表示每个光脉冲自身产生的光电流峰值强度,n表示光脉冲个数。

3.根据权利要求2所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于,p的取值范围为5%-80%。

4.根据权利要求1所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,其特征在于, 每个光脉冲累积产生的光电流峰值强度大于前一个光脉冲累积产生的光电流峰值强度。

5.根据权利要求1所述的基于气体吸附辅助的二维材料光电突触,...

【专利技术属性】
技术研发人员:李绍娟谭帆常春禄张楠冯言泽石亚茹
申请(专利权)人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
类型:发明
国别省市:

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