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科学家开发新的突触光电晶体管 可用作自主车辆的传感器

据外国媒体报道,美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员在节能光电晶体管方面取得了突破。NREL开发的设备可以帮助计算机像人脑一样处理视觉信息,并可以用作自动车辆的传感器。

(来源:cleantechnica.com)

这种结构依赖于一种新型半导体,即金属卤化物钙钛矿。实践证明,这种半导体在将太阳光转化为电能方面具有很高的效率,在其他一系列技术中显示出很大的前景。NREL高级科学家杰弗里布莱克本说:“总的来说,钙钛矿半导体是一种真正独特的功能系统,对许多不同的技术都有潜在的好处。NREL开始对这种光伏材料系统感兴趣,但它的许多特性可以应用于完全不同的科学领域。”

研究人员将钙钛矿纳米晶体与单壁碳纳米管网络结合起来,创造出可能对光伏或探测器具有有趣特性的材料组合。当研究人员用激光照射它时,他们发现了一种令人惊讶的电反应。资深科学家约瑟夫路德说:“通常情况下,电流在吸收光后,只会流动很短的时间。但在这种情况下,电流继续流动,甚至在熄灯后的几分钟内也是如此。”

这种行为被称为“持久光电导效应”,是一种“光学记忆”的形式。在这种形式中,照射在设备上的光能可以以电流的形式存储在存储器中。这种现象也可以模拟大脑中用来储存记忆的突触。但持久的光电导通常需要低温或高工作电压,电流峰值会持续不到一秒。在这项新发现中,这种持久的光电导在室温下产生电流,在关灯后持续一个多小时。另外,只需要低电压和低光强,显示内存只需要低能量。

其他科学家一直在研究光学记忆和神经形态学计算,模仿人脑存储信息的方式。大脑利用神经元的神经网络通过突触与许多其他神经元相互作用。这个高度互联的网络是大脑能够以如此高效的方式处理信息的主要原因之一。因此,科学家们利用强大的力量创建人工神经网络来模拟大脑的功能。

这项研究提供了以前缺乏的设计原则,并可应用于光学记忆和神经形态学计算。在大脑收集的关于世界的输入信息中,视觉感知占据了绝大多数,这些人工突触可以整合到图像识别系统中。布莱克本说,“在许多应用中,传感器阵列可以接收图像,并将训练和学习算法应用于人工智能和机器学习应用。例如,此类系统有可能提高自动驾驶汽车等应用的能效、性能和可靠性。”

研究人员尝试了三种不同类型的钙钛矿:甲脒溴化铅、碘化铯铅和溴化铯铅,发现每种钙钛矿都能产生持久的光电导性。布莱克本说:“我们所做的是将这两个系统结合起来,创造出最简单的设备之一,我们已经演示了简单的类似记忆的操作。构建神经网络需要将这些节点的阵列集成到更复杂的架构中,以模拟更复杂的内存应用和图像处理应用。”

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