什么是持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)

光學(xué)數(shù)據(jù)傳感、處理和視覺(jué)記憶是人工智能和具有自主導(dǎo)航功能的機(jī)器人的基本要求。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，成像與模式識(shí)別電路分開(kāi)。光電突觸具有將這兩部分集成到單層中的特殊潛力，利用單個(gè)器件記錄光學(xué)數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為電導(dǎo)狀態(tài)并存儲(chǔ)用于學(xué)習(xí)和模式識(shí)別，類似于人眼中的視神經(jīng)。在這項(xiàng)工作中，利用N溝道MoS2晶體管MoS2/SiO2界面處光生載流子的捕獲和去捕獲來(lái)模擬光電突觸特性。單層MoS2晶體管（FET）表現(xiàn)出了光致短時(shí)程和長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)（STP/LTP），電致長(zhǎng)時(shí)程抑制（LTD），雙脈沖易化（PPF），脈沖時(shí)間依賴可塑性（STDP）這些必要的突觸特性。此外，該器件保持一定電導(dǎo)狀態(tài)的能力可以通過(guò)柵極電壓進(jìn)行調(diào)制，使該器件在正柵極電壓下表現(xiàn)為光電探測(cè)器，以及負(fù)柵極電壓下表現(xiàn)為光電突觸。

單層MoS2晶體管可以作為光電突觸來(lái)用的底層原理是——持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)。什么是持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)呢？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是光照停止后材料的電導(dǎo)率還會(huì)維持在較高的一個(gè)狀態(tài)的現(xiàn)象。這篇文章給出的原理解釋是：在負(fù)的柵極電壓作用下，部分光生空穴向柵氧化層遷移被困在MoS2/SiO2界面處陷阱中心，因此，在光脈沖撤去后，與之對(duì)應(yīng)的那部分光生電子無(wú)法與捕獲的空穴復(fù)合，有助于提高M(jìn)oS2溝道的電導(dǎo)率，也就是形成了持續(xù)光電導(dǎo)。

這篇文章主要研究了以下幾件事：

第一個(gè)就是在正的柵電壓下，單層MoS2晶體管對(duì)光照的響應(yīng)，此時(shí)是不存在持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)的，也就是說(shuō)這個(gè)時(shí)候器件只能作為光電探測(cè)器來(lái)用，至于為什么正電壓沒(méi)有持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)，感興趣的同學(xué)可以深入思考一下告訴我答案~

第二個(gè)就是在負(fù)的柵電壓下，單層MoS2晶體管對(duì)光照的相應(yīng)，存在持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)，可以作為光電突觸來(lái)用。不同工作電壓對(duì)應(yīng)的維持電導(dǎo)穩(wěn)態(tài)是不相同的，至于為什么不是-3 V對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)最大，可以思考下原因（跟工作電壓以及光生載流子等都有關(guān)系）。除了這些，作者還研究了溝道材料（CVD生長(zhǎng)和機(jī)械剝離的MoS2，機(jī)械剝離的持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)更明顯，說(shuō)明材料本身缺陷降低持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)），介質(zhì)（影響不大），氛圍（真空or空氣，吸附的水汽和氧氣對(duì)持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)也是負(fù)作用），其他二維材料（沒(méi)有持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)），這些多場(chǎng)因素的研究大概就是這篇文章能發(fā)在Scientific Reports上的原因吧~大佬們做實(shí)驗(yàn)就想著把能想到的都做完，挖坑填坑一步到位。除了讓人看到了一些研究的現(xiàn)象，也通過(guò)了對(duì)比實(shí)驗(yàn)試圖去找到最優(yōu)配置，以及嘗試解釋這些現(xiàn)象下的本質(zhì)原因。

第三個(gè)就是研究了單層MoS2晶體管光電突觸脈沖雙脈沖易化以及時(shí)間依賴可塑性（STDP）。