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近日，《Advanced Functional Materials》在线刊发了我院程晓敏/缪向水教授团队在用于多尺度储池计算的可编程光传感器方面的最新研究成果“Programmable Photosensor with a Gate-Tunable Schottky Barrier for Multiscale Reservoir Computing”。我院程晓敏教授为通讯作者，课题组学生李凯为第一作者，华中科技大学集成电路学院/武汉国家光电研究中心为论文第一完成单位。
图1 SiTe的光谱测试表征和能带结构
在机器视觉应用中，实时感知和处理运动信息至关重要。储池计算能够高效处理时空信号，但传统光传感器基于欧姆接触，难以调节光电流和弛豫时间，导致识别精度受限，其固定的时空尺度瓶颈限制了储池计算在动态场景中的应用，研究团队通过新材料和器件设计，解决了这一挑战。
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本研究创新性地提出了一种基于硅碲化合物（SiTe）的平面肖特基势垒光传感器，通过引入Pt、W非对称电极和背栅结构，实现了光电流和弛豫时间的栅电压可控。材料表征显示，SiTe薄膜具有1.51 eV的带隙和丰富的陷阱态结构，为光响应提供了基础。器件在光照下表现出典型的光伏效应，通过改变栅压（-10 V到10 V）可实现对器件光电流的动态调节，弛豫时间可在5–67 ms范围内变化
图2 光传感器的栅控光电流
图3 光传感器的栅控弛豫时间
栅调控机制源于栅压对肖特基势垒高度和陷阱态填充水平的调节：当栅压为负时，势垒降低，光电流增大；栅压为正时，势垒升高，光电流减小。同时，弛豫时间随陷阱能级的填充水平动态变化，使器件具备多尺度时空动态特性，这种可编程响应为储池计算提供了灵活的编码能力。
研究进一步构建了多尺度光电储池计算系统，用于汽车运动模式识别。通过调节栅压模拟不同弛豫时间，储池计算系统在混合时空尺度下提取特征，识别准确率达到90%，优于单尺度系统。在噪声环境下，多尺度系统仍保持85%以上的准确率，显示出强鲁棒性。
该工作通过肖特基势垒调控工程，实现了光传感器时空动力学的同步调制，为实时动态视觉处理提供了高效解决方案。未来可通过优化材料和器件结构，进一步拓展储池计算在边缘计算中的应用。
本研究得到了国家重点研发计划（编号2024YFA1208701）和国家自然科学基金（编号62574095）的资助。文章链接：
Programmable Photosensor with a Gate-Tunable Schottky Barrier for Multiscale Reservoir Computing
