室溫紅外探測與仿生動目標探測研究獲進展

　　中國科學院上海技物所研究員胡偉達與復旦大學教授周鵬合作，在范德華爾斯異質結室溫紅外探測與仿生動目標探測領域中取得進展。

　　在室溫紅外探測方面，研究首次提出了基于范德華爾斯單極勢壘結構的紅外探測器，突破了傳統材料的晶格匹配與能帶匹配的限制。上海技物所團隊巧妙地構建出一種天然屏障的能帶結構，只阻擋“有害的”暗電流成分，卻讓“有益的”光電流可以順暢通過，因而在不削弱光響應的情況下有效抑制暗電流，提高探測器信噪比和工作溫度。在室溫下，中波紅外峰值黑體探測率達2.3×1010cmHz1/2W-1。目前，只有少數的二維材料紅外探測器可以呈現出黑體響應，該研究推進了二維材料進入紅外應用領域的關鍵技術研究。相關成果以Unipolar barrier photodetectors based on van der Waals heterostructures為題，發表在Nature Electronics上。

　　進一步，在仿生動目標探測方面，上海技物所團隊構建了更為復雜的三維垂直堆疊范德華爾斯異質結，提出了“ALL IN ONE”器件，實現了集探測、存儲和計算（即感存算）為一體的原型器件。研究將具有雙極性以及可見-近紅外探測的硒化鎢作為浮柵，運用電子空穴雙存儲模式在單一器件內同時獲得了正負光存儲特性，并實現了線性度良好的正負多態存儲。該正負多態存儲恰好對應了視網膜神經網絡中的ON/OFF特性。基于這種類視網膜神經網絡，展示了“ALL IN ONE”器件的時間差分處理能力，首次實現了動目標探測演示。相關成果以All-in-one two-dimensional retinomorphic hardware device for motion detection and recognition為題，發表在Nature Nanotechnology上。

　　研究工作得到國家自然科學基金委、科技部、中科院、上海市科委的支持。

　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41928-021-00586-w

                  https://www.nature.com/articles/s41928-021-00586-w

示意圖