一種光強度依賴的有源光自适應有機半導體
研究背景
人工智能和仿生電子學的發展需要人工視覺系統。在生物系統中，一個重要的功能是視覺适應，對刺激的自主反應使感覺系統能夠根據不同的光環境調整其行為。前饋和回報光适應用于確定對昏暗光線的敏感反應或對強光的抑制反應以高能量效率發生。
基于誤差校正的人工回報電路已經在亮度和曝光控制方面得到了廣泛的應用。然而，對于下一代仿生視覺系統，如人造眼睛，模拟前饋适應以通過資訊預處理提供對刺激的直接響應是非常重要的。理想情況下，這種主動光适應元件将基于單個裝置，以提供最簡單的幾何結構，并減少功耗和邏輯運算數量。
創新點
中國科學院化學所的Chong-an Di報告了一種光觸發的有機主動适應由兩個互補體異質結（BHJ）組成的半導體（OAAT）。由兩個BHJ啟動光伏效應誘導的光激發，以及動态電荷捕獲為主的抑制，它們耦合在一起以調節導電通道中的載流子濃度。經過光照射後，BHJs中的光激發産生瞬态探測器響應，而介電層中捕獲載流子的累積導緻門場屏蔽和動态抑制，随着光強度的增加而增加，導緻單個器件中的主動光适應行為。OAAT顯示了一種積極的自适應響應機制，涵蓋了白天條件，從黃昏到全光照。為了說明該方法的潛力及其模拟進階視覺适應過程（包括多模和波長相關光适應）的能力，制作了一個靈活的3×3像素陣列，其背景适應速度高于生物系統。
作者展示了一個制造包含兩個體異質結的有機半導體，它們能夠依賴于光強度的主動光适應。該方法将體異質結中的光伏效應與介電層中的電子俘獲耦合起來，允許對半導體的載流子濃度進行自适應調制。該裝置對超過六個數量級（1到10的六次方cdm-2）的光強度表現出積極的光适應行為 。該作者還定義了一個主動适應指數來描述靈敏度的亮度依賴性變化，證明了作者的裝置在該項名額與人類視覺系統相當（小于2 s 在1 × 10的四次方 cd m−2)。但是該論文隻是證明了單項名額可以與人眼相比較，條件較為苛刻，普适性還有待提高。
【參考文獻】
https://www.nature.com/articles/s41928-021-00615-8
