金刚石基神经形态视网膜

广谱光电探测

突破金刚石仅深紫外响应的限制，引入缺陷与掺杂实现宽光谱光响应和非易失光电流，并利用不同波长光电流衰减差异实现颜色识别与轨迹追踪。

Liu, Zitong · 杨兵 · 刘培涛 · 沈龙海 · Ouxiang, Zhou · Hanning, Xu · Guo, Xiaokun · 张兴来 · Wang, Junchao · Lijie, Deng · Feng, Siyu · Feng, Lizhi · Liu, Baodan · 孙东明 · Qiu, Chen · 姜辛 · 冷冰

ACS Nano 2025

具体参数

图像识别准确率

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技术优势

可见光也能响应

通过异质外延在SiO2衬底上生长并掺杂硅，引入大量缺陷和掺杂态，使金刚石薄膜获得宽光谱光响应，不再局限于深紫外。

光电流非易失

器件具有非易失光电流，可以模拟人眼的图像记忆行为，断电后仍能保留光响应状态。

能识别颜色

不同波长光照下光电流衰减特性存在显著差异，基于此实现了未知颜色识别和动态光点轨迹追踪。

提升图像识别准确率

利用器件过滤可见光信息、提取有用的紫外光信息，图像识别准确率从67.5%提升到81.7%。

应用场景

• 神经形态视觉传感器：可模拟人眼瞳孔和图像记忆行为，适用于仿生视觉系统。
• 宽光谱光电探测器：突破金刚石仅深紫外响应的限制，实现宽光谱光探测。
• 电子皮肤：可用于电子皮肤的光电感知层，提供颜色识别和轨迹追踪能力。
• 机器人视觉系统：为机器人视觉提供宽光谱响应和颜色识别，提升图像识别准确率。
• 具身智能传感器：作为具身智能传感器，直接输出颜色和运动信息，减少后端处理负担。