人工視覺智能(néng)技術在安全、醫療和服務等領域應用潛力巨大。然而，随著(zhe)網絡化和信息化的發(fā)展，基于馮·諾依曼構架的現有視覺系統因功耗問題難以實時處理海量激增的視覺數據。仿生人類視覺的光電突觸器件可集圖像信息采集、存儲和處理于一體，有效解決現有視覺系統存在的時效性、功耗等瓶頸問題。非晶氧化物半導體薄膜晶體管（TFT）作爲傳統電子器件在顯示、電子電路等領域已實現産業化應用。因此，基于氧化物TFT的創新器件在産業工藝兼容性、與後(hòu)端電路的在闆集成(chéng)等方面(miàn)優勢明顯，在仿生人類視覺神經(jīng)突觸器件的研發(fā)方面(miàn)，亟待解決如可見光響應弱、頻率高效選擇性、不同波段信号串擾等一些關鍵科學(xué)和技術問題。

　　鑒于此，中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所功能(néng)薄膜與智構器件團隊首先闡明了非晶氧化物半導體器件中與氧空位息息相關的突觸權重調控的微觀機理，爲提高可見光響應提供了理論基礎，設計了背溝道(dào)修飾pn異質結的光電突觸TFT，有效耦合了三端器件的栅壓調控和兩(liǎng)端器件的内建電場調控功能(néng)，兼具高光電響應、易集成(chéng)、低功耗等優勢。相關成(chéng)果發(fā)表在Nano Energy 62(2019)772、PSS RRL 14(2020)1900630、ACS AMI 13(2021)30165。

　　近期，該團隊攜手福州大學(xué)張海忠教授團隊設計了一種(zhǒng)基于InP量子點/InSnZnO的光電TFT的仿生視覺傳感器，將(jiāng)氧化物半導體優異的電傳輸特性和InP量子點良好(hǎo)的寬光譜響應特性有機結合，使器件具有優異的栅極可控性和可見光響應特性，通過(guò)簡單控制栅極偏置實現初始狀态的調控，仿生模拟了人眼暗視和明視環境下适應功能(néng)的切換。構建的TFT陣列在感知紅綠藍三原色字母時均表現出了逼真的環境自适應特征。此外，基于該光電傳感陣列的三層衍射神經(jīng)網絡用于手寫數字識别模拟，準确率可達93%。該工作爲開(kāi)發(fā)環境适應性人工視覺系統開(kāi)辟了一條新途徑，對(duì)神經(jīng)形态光電子器件的研發(fā)具有啓發(fā)性意義。研究結果發(fā)表在Adv. Funct. Mater. 2023, 2305959, DOI: 10.1002/adfm.202305959。

　　上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（62274166、U20A20209）、甯波市重大科技攻關項目（2021Z116）等項目的資助。

人眼明暗适應過(guò)程與氧化物光電薄膜晶體管光電流變化過(guò)程的類比演示

　　（納米實驗室 梁淩燕）