在室温红外探测方面,首次提出了基于范德华尔斯单极势垒结构的红外探测器,突破了传统材料的晶格匹配与能带匹配的限制。上海技物所团队巧妙地构建了一种天然屏障的能带结构,只阻挡“有害的”暗电流成分,却让“有益的”光电流可以顺畅通过,因而在不削弱光响应的情况下有效抑制暗电流,提高探测器信噪比和工作温度。在室温下,中波红外峰值黑体探测率达2.3×1010cmHz1/2W-1。目前只有极少数的二维材料红外探测器可以呈现出黑体响应,该项工作实现了二维材料进入红外应用领域的关键技术突破。成果以“Unipolar barrier photodetectors based on van der Waals heterostructures”为题发表在Nature Electronics上。
进一步,在仿生动目标探测方面,上海技物所团队构建了更为复杂的三维垂直堆叠范德华尔斯异质结,提出了“ALL IN ONE”器件,实现了集探测、存储和计算(即感存算)为一体的原型器件。将具有双极性以及可见-近红外探测的硒化钨作为浮栅,通过电子空穴双存储模式在单一器件内同时获得了正负光存储特性,并实现了线性度良好的正负多态存储。该正负多态存储恰好对应了视网膜神经网络中的ON/OFF特性。基于这种类视网膜神经网络,展示了“ALL IN ONE”器件的时间差分处理能力,首次实现了动目标探测演示。该成果以“All-in-one two-dimensional retinomorphic hardware device for motion detection and recognition”为题发表于Nature Nanotechnology上。
上述工作得到了国家自然科学基金委、科技部、中科院、上海市科委的经费支持。
论文链接:https://www.nature.com/articles/s41928-021-00586-w
https://www.nature.com/articles/s41565-021-01003-1
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