Оптоэлектронный синапс на основе полевых транзисторов с монослоем MoS₂

Сенсинг и обработка оптических данных, а также зрительная память являются фундаментальными требованиями к системам искусственного интеллекта и робототехнике с автономной навигацией. Традиционно формирование изображений отделено от схем распознавания образов. Оптоэлектронные синапсы обладают значительным потенциалом для интеграции этих двух функций в одном слое, в котором одно устройство может регистрировать оптические данные, преобразовывать их в состояние проводимости и сохранять его для обучения и распознавания образов, подобно зрительному нерву человеческого глаза. В данной работе для моделирования характеристик оптоэлектронного синапса использовались захват и высвобождение фотогенерированных носителей заряда на границе раздела MoS₂/SiO₂ n-канального транзистора на основе MoS₂. Полевой транзистор (FET) с монослоем MoS₂ демонстрирует фотоиндуцированные кратковременную и долговременную потенциацию, электрически управляемую долговременную депрессию, парное облегчение импульсов (PPF) и пластичность, зависящую от времени спайка, которые являются необходимыми характеристиками синапса. Кроме того, способность устройства сохранять состояние проводимости может модулироваться напряжением на затворе, благодаря чему при положительных напряжениях на затворе устройство ведет себя как фотодетектор, а при отрицательных — как оптоэлектронный синапс.