[发明专利]一种光电突触器件及其应用

说明书

本申请提供一种光电突触器件及其应用，属于人工突触技术领域。光电突触器件包括多个电性连接的光电突触元器件。每个光电突触元器件包括层叠设置的基片、非晶氧化镓层以及收集电极，非晶氧化镓层与收集电极相邻设置，非晶氧化镓层中氧空位浓度的控制可通过在0～0.2sccm的氧流量条件下磁控溅射沉积得以实现。光电突触器件具备较稳定的突触性能和较低的突触触发能耗；光电突触器件用作模拟生物突触行为的器件在人工神经网络硬件中的应用，能以较低能耗执行突触事件；光电突触器件用作图像处理的器件在图像传感设备中的应用，能有效实现抑噪。

技术领域

本申请涉及人工突触技术领域，具体而言，涉及一种光电突触器件及其应用。

背景技术

神经元是人类大脑功能的基本单位，突触是神经元进行信号传递和信息交换的重要结构。每个突触不仅可以同时执行计算和存储，而且可以有效地并行处理大量信息。更重要的是，触发突触事件的能量消耗仅为1~100fJ。因此，模拟人脑突触的功能和性能是在海量数据时代构建神经形态计算的基石。

近年来，以光为刺激的光电突触器件逐渐成为突触领域的研究重点。一方面，与电输入相比，非接触式光输入具有带宽大、串扰低且无RC延迟等优点；另一方面，人们从外界感知到的信息中有70%以上来自视觉，而光电突触器件是模拟人类视觉的必要基础。

低能耗是突触器件期望的最大优势之一，然而，当前报道的大多数光电突触器件主要集中在突触可塑性的模拟上而忽略了低能耗的实现。实现低能耗仍然是光电突触器件的挑战。

发明内容

本申请的目的在于提供一种光电突触器件及其应用，光电突触器件具备较稳定的突触性能和较低的突触触发能耗。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种光电突触器件，包括：多个电性连接的光电突触元器件，每个光电突触元器件包括层叠设置的基片、非晶氧化镓层以及收集电极，非晶氧化镓层与收集电极相邻设置，非晶氧化镓层中氧空位浓度的控制可通过在0~0.2sccm的氧流量条件下磁控溅射沉积得以实现。

第二方面，本申请实施例提供一种如第一方面实施例提供的光电突触器件用作模拟生物突触行为的器件在人工神经网络硬件中的应用。

第三方面，本申请实施例提供一种如第一方面实施例提供的光电突触器件用作图像处理的器件在图像传感设备中的应用。

本申请实施例提供的光电突触器件及其应用，有益效果包括：

本申请提供的光电突触器件，非晶氧化镓层在电离时会发生氧空位的迁移且具有较高的去离化势垒，使得光电突触器件具备较稳定的突触性能。非晶氧化镓层与收集电极之间形成了高势垒的肖特基接触，能够获得较低的暗电流；非晶氧化镓层中存在大量的氧空位，氧空位在吸收紫外光后电离并在电场下迁移，使得肖特基势垒降低，从而能产生较大的光电流增益并提供较高的响应度，因此，光电突触器件在弱光条件下即可实现突触性能，即具备较低的突触触发能耗。

本申请提供的光电突触器件在人工神经网络硬件中模拟生物突触行为的应用，能以较低能耗执行突触事件，能够实现较低能耗的神经计算任务。

本申请提供的光电突触器件在图像传感设备中进行图像处理的应用，由于光电突触器件具备较稳定的突触性能，较弱的噪声光对应的突触电流在曝光完之后会很快恢复到暗态对应的突触电流水平，而较强的有用的信号光对应的突触电流在曝光完之后能够保持着高于暗态对应的突触电流水平，能有效实现抑噪。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。