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2D optische synaptische Geräte mit atomarer Dicke zeigen Potenzial für den Aufbau hochintegrierter, einstellbarer künstlicher visueller neuronaler Netzwerke. Ihre atomare Dicke führt jedoch auch zu einer schwachen Lichtabsorption, die die Fotoantwort der Geräte einschränkt. Hier wird ein hochleistungsfähiges optisches synaptisches Gerät basierend auf einer Rhodamin 6G (R6G)/InSe-Hybridstruktur vorgeschlagen, das eine bemerkenswerte Verbesserung der Fotoantwort um 328,9 % im Vergleich zu InSe-Geräten erreicht. Mittels oberflächenverstärkter Raman-Spektroskopie (SERS) als zerstörungsfreier Untersuchungsmethode wird gezeigt, dass der lichtinduzierte Ladungstransfer zwischen R6G und InSe der Schlüsselmechanismus ist, der die hohe Leistung des Geräts ermöglicht. Darüber hinaus bietet die Einführung einer selbstbegrenzenden Oxidschicht auf der InSe-Oberfläche zusätzliche Beweise für den Ladungstransferprozess. Dieses auf Ladungsübertragung basierende Gerät ahmt effektiv den Neurotransmitter-Übertragungsprozess in biologischen Synapsen nach und zeigt einzigartiges Potenzial in Anwendungen wie der Bildvorverarbeitung und Decodierung innerhalb künstlicher neuronaler Netzwerke. Darüber hinaus wird durch Oberflächenbehandlungstechniken eine präzise Kontrolle über den Ladungstransferprozess erreicht, die das Design eines auf mehrfacher Verschlüsselung basierenden Fälschungsschutz-Arrays ermöglicht und ihren Wert im On-Chip-Fälschungsschutz hervorhebt. Durch die Anwendung einer spektral nicht-invasiven Methode zur Untersuchung des Ladungstransfers verdeutlicht diese Studie die entscheidende Rolle des Ladungstransfers in optischen synaptischen Geräten und eröffnet neuartige Anwendungsmöglichkeiten.
Zhao et al. (Di.) haben diese Frage untersucht.