忆阻系统的扩展从可调电导到可重构光响应

在传统的视觉系统中，光学信息由基于帧的数码相机捕获，然后使用机器学习算法处理数字信号。在这种情况下，大量数据(大部分是冗余数据)必须从独立的传感元件传输到处理单元，这会导致高延迟和功耗。

为了解决这个问题，人们付出了很多努力来开发一种有效的方法，其中一些内存和计算任务被卸载到可以同时感知和处理光信号的传感器元件。

在Light:Science&Applications上发表的一篇新论文中，由中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院胡伟达教授领导的科学家团队，中国杭州，国家重点实验室中国科学院上海技术物理研究所红外物理学博士及其同事开发了一种非易失性光忆阻器，其中可重构响应度可以通过电荷和/或光子通量调制它并进一步存储在设备中。

非易失性光忆阻器具有简单的两端结构，其中光激发载流子和氧相关离子耦合，导致电流-电压特性中的位移和收缩滞后。非易失性光忆阻器首次通过光响应状态操作实现计算完整的逻辑，为此，同一光忆阻器同时用作逻辑门和存储器，使用光响应作为物理状态变量而不是光、电压和记忆电阻。

光忆阻器的极性反转显示了内存传感和计算的巨大潜力，具有神经形态视觉的特征提取和图像识别。

光忆阻器在光照下以非易失性模式展示可调谐短路电流。通过模仿人类视网膜的生物功能和设计特定的设备结构，这些设备可以作为神经网络进行神经形态视觉处理，并实现由电和光刺激共同触发的完全光响应状态逻辑操作。它可以通过一体化的传感-记忆-计算方法支持各种传感任务。这些科学家总结了他们设备的工作原理和特点：

“我们设计了一种带有MoS2-xOx和特定石墨烯的双端器件，用于三个目的：(1)为氧离子的迁移提供低势垒能;(2)充当几何非对称金属–具有多光响应状态的半导体-金属范德瓦尔斯异质结构;(3)作为忆阻器的扩展，该器件不仅提供可调电导，而且还展示了可重构的光响应，以便在零偏置电压下读取，”作者说。

“此外，可调谐短路光电流和光响应可以分别提高到889.8nA和98.8mA/W，远高于其他基于二维材料的可重构光电晶体管。反转通道极性并获得栅极-可调谐短路光电流，通道半导体必须足够薄。因此，很难使用吸收足够光所需的厚膜来获得大信号。在我们的例子中，两端器件重排的机制是基于离子迁移，不受厚度限制。我们可以增加薄膜的厚度以吸收更多的光子并获得大的短路光电流，“他们补充道。

科学家们说：“这种双端光忆阻器的新概念不仅可以为神经形态视觉硬件提供一体化的传感-记忆-计算方法，而且还为高密度集成带来了极大的便利。”