【儀表網 研發快訊】近日，《先進功能材料》(Advanced Functional Materials)在線刊發了集成電路學院程曉敏、繆向水教授團隊在用于多尺度儲池計算的可編程光傳感器方面的最新研究成果“用于多尺度儲層計算的具有柵極可調肖特基勢壘的可編程光傳感器(Programmable Photosensor with a Gate-Tunable Schottky Barrier for Multiscale Reservoir Computing)”。學院程曉敏教授為通訊作者，課題組學生李凱為第一作者，華中科技大學集成電路學院與武漢國家光電研究中心為論文第一完成單位。
在機器視覺應用中，實時感知和處理運動信息至關重要。儲池計算能夠高效處理時空信號，但傳統光傳感器基于歐姆接觸，難以調節光電流和弛豫時間，導致識別精度受限，其固定的時空尺度瓶頸限制了儲池計算在動態場景中的應用，研究團隊通過新材料和器件設計，解決了這一挑戰。
該研究創新性地提出了一種基于硅碲化合物(SiTe)的平面肖特基勢壘光傳感器，通過引入Pt、W非對稱電極和背柵結構，實現了光電流和弛豫時間的柵電壓可控。材料表征顯示，SiTe薄膜具有1.51 eV的帶隙和豐富的陷阱態結構，為光響應提供了基礎。器件在光照下表現出典型的光伏效應，通過改變柵壓(-10 V到10 V)可實現對器件光電流的動態調節，弛豫時間可在5–67 ms范圍內變化。
柵調控機制源于柵壓對肖特基勢壘高度和陷阱態填充水平的調節：當柵壓為負時，勢壘降低，光電流增大；柵壓為正時，勢壘升高，光電流減小。同時，弛豫時間隨陷阱能級的填充水平動態變化，使器件具備多尺度時空動態特性，這種可編程響應為儲池計算提供了靈活的編碼能力。
研究進一步構建了多尺度光電儲池計算系統，用于汽車運動模式識別。通過調節柵壓模擬不同弛豫時間，儲池計算系統在混合時空尺度下提取特征，識別準確率達到90%，優于單尺度系統。在噪聲環境下，多尺度系統仍保持85%以上的準確率，顯示出強魯棒性。
該工作通過肖特基勢壘調控工程，實現了光傳感器時空動力學的同步調制，為實時動態視覺處理提供了高效解決方案。未來可通過優化材料和器件結構，進一步拓展儲池計算在邊緣計算中的應用。
研究得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助。
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