【国内论文】中国科学院大学——基于 ε-Ga₂O₃ 光电胶合的高温图像预处理技术

        近期，由中国科学院大学的研究团队在学术期刊 Advanced Physics Research 发布了一篇名为 High Temperature Image Pre-Processing Based on ε-Ga₂O₃ Photo-Synapses（基于ε-Ga₂O₃ 光电胶合的高温图像预处理技术）的文章。

摘要

        大数据时代带来了巨大的能耗和通信带宽挑战。基于边缘的神经形态计算通过数据预处理可以帮助减轻这些负担并提高整体系统效率。然而，现有的神经形态设备通常仅限于室温操作，限制了其在极端环境中的应用。在这里，展示了使用宽带隙 ε-Ga₂O₃ 光突触作为图像预处理器，即使在高达 650 K 的温度下也能工作。这是因为高质量的 ε-Ga₂O₃ 外延薄膜，其表面粗糙度达到埃级，如高度均匀的 152 个光电探测器所证明的那样。这些器件在高温下表现出增强的光突触行为，能够实现高温图像压缩能力。4×4 像素图像被压缩为 4×1 向量，在 650 K 时实现了 100% 的图像识别准确率。这项工作展示了 ε-Ga₂O₃ 人工突触在极高温计算中的潜力。

图 1 ε-Ga₂O₃ 薄膜的特性。a) ε-Ga₂O₃ 的晶体结构。b) XRD θ-2θ 扫描。c) ε-Ga₂O₃ {122} 平面的 XRD φ 扫描。d) ε-Ga₂O₃ 薄膜的扫描电镜图像，显示出良好的均匀性和平整度。f) D 位置的原子力显微镜图像。g) ε-Ga₂O₃ 薄膜的横截面 TEM 图像。h) g 中红框标记的界面区域的 HRTEM 图像。

图 2 基于 ε-Ga₂O₃ 的光电探测器。a) ε-Ga₂O₃ 光电探测器的光学图像。b) ε-Ga₂O₃ 光电探测器的光学显微镜图像，来自a中红色方框标记的区域。d) 152 个器件在 0.3 V 电压偏置下的光电流统计结果。当器件受到波长为 254 nm、强度为 2.57 µW mm⁻² 的光照射时，其平均值和方差值分别为 41.38 nA 和 16.10 nA。

DOI：

doi.org/10.1002/apxr.202400115