【科研进展】可用于构建视觉神经网络的光调控阻变开关效应

人工视觉系统是各种人工智能设备的重要组成部分，例如自动驾驶汽车和智能机器人等。一般来讲，人工视觉系统通常由传感单元、存储单元和处理单元构成，其复杂的电路结构会使传输过程产生大量的非必需的冗余数据。这些冗余数据不仅会降低图像处理的效率，而且会产生很高的能耗。相比之下，人类视觉系统中的神经元可以检测和预处理光刺激，具有更低的能耗和更快的数据处理速度。因此，为了创建更高效的人工视觉系统，理想的做法是模仿人类视觉系统，设计一种集感知、预处理和记忆功能于一体的光敏感器件。

图1. (a) 光调控忆阻阵列的示意图；
 (b) 器件的非易失性阻变开关特性；
 (c) 交叉栅结构的集成忆阻器阵列的图像感知，预处理，擦除，重写以及存储过程。

近日，上海交通大学王辉教授团队在氧掺杂的二硫化钼中发现了光场和电场触发的MoS₂的可逆相变过程，通过光场触发MoS₂由1T相到2H相的相变，成功实现了光调控的非易失性阻变开关效应。该器件直接对光刺激做出响应，开关比超过10⁴，并展现出出色的数据保持特性。此外，该团队还设计了一个具有交叉栅结构的集成忆阻器阵列，并展示了其感知、预处理和记忆光信号的能力，证明了该器件大规模集成的可能性。

图2. 氧掺杂MoS2阻变开关特性的原理

上海交通大学物理与天文学院博士研究生常珂为本文的第一作者，王辉教授为通讯作者。相关研究以“Photoinduced Nonvolatile Resistive Switching Behavior in Oxygen Doped MoS₂ for a Neuromorphic Vision System”为题发表在《Nano Letters》上。

文章链接

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c02499

图文编辑：刘真

责任编辑：叶丹、朱敏

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