Künstliche Amakrine Netzhautzirkel

Ereignisbasierte Bildgebung stellt ein neues Paradigma in der Verarbeitung visueller Informationen dar, das die Geschwindigkeits- und Energieeffizienzschwächen anspricht, die inherent in der aktuellen maschinellen Vision auf Basis von komplementären Metalloxid-Halbleitern vorhanden sind. Die Realisierung solcher Bildgebungssysteme wurde zuvor unter Verwendung von sehr großen integrierten Technologien angestrebt, die komplexe Schaltungen mit vielen Fotodioden, differenziellen Verstärkern, Kondensatoren und Widerständen bestehen. Hier zeigen wir, dass ereignisgesteuertes Sensing mit einem einfachen Eins-Widerstand, Eins-Kondensator (1R1C) Schaltkreis erreicht werden kann, wobei der Kondensator mit kolloidalen Quantenpunkten (CQDs) modifiziert wird, um eine photoelektrische Antwort zu erzielen. Dieser sensorische Schaltkreis emuliert die Bewegungsverfolgungsfunktion der biologischen Netzhaut, wobei die amakrinen Zellen im bipolaren zu ganglionären synaptischen Weg ein transientes Spike-Signal nur als Antwort auf Änderungen der Lichtintensität erzeugen, aber bei konstantem Licht inaktiv bleiben. Bei der Erweiterung auf ein 2D-Bildgebungsarray arbeiten die einzelnen Sensoren unabhängig und geben Signale nur dann aus, wenn eine Änderung der Lichtintensität erkannt wird; somit wird das Konzept des Rahmens in der Bildverarbeitung entfernt. In diesem Werk präsentieren wir die Herstellung und Charakterisierung eines CQD-Photokondensator-basierten 1R1C-Schaltkreises, der eine spektrale Reaktion bei 1550 nm im kurzwelligen infraroten Bereich (SWIR) aufweist. Wir berichten über die wichtigsten Leistungsparameter, einschließlich Spitzenresponsivität, Rauschen und optischer Rauschäquivalenzleistung, und erörtern den Betriebsmechanismus, der für die Spike-Antworten in diesen künstlichen Netzhautzirkeln verantwortlich ist. Die gegenwärtige Arbeit legt die Grundlage für die Erweiterung der bi inspirierten Vision Sensorfähigkeit in Richtung mittlerer Infrarot (MWIR) und langwelligem Infrarot (LWIR) Spektralregionen, die für das menschliche Auge und gängige Halbleitertechnologien unsichtbar sind.