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使用混合超结构来构建光电晶体管和光子突触

2020-04-02 15:17 次阅读

(文章来源:科技报告与资讯)

有机-无机卤化物钙钛矿量子点(PQD)形成了一种有吸引力的光电应用材料。但是,它们的电荷传输性能比石墨烯等的材料差。相反,石墨烯包含的电荷产生效率对于光电应用而言太低。在一项新的研究中,Basudev Pradhan和纳米科学技术中心的研究团队,以及美国中佛罗里达大学的的多领域科学家们,利用石墨烯-PQD超结构开发了一种超薄光子晶体管和光子突触。

使用混合超结构来构建光电晶体管和光子突触

为了制备超结构,他们直接从石墨烯晶格中生长了PQD。由G-QPD制成的光电晶体管表现出出色的响应度和比检测率。上层结构的光辅助记忆效应使光子突触行为可用于神经形态计算,该团队在机器学习的帮助下通过面部识别应用程序进行了演示。Pradhan等研究人员期望G-PQD超结构为开发高效光电器件提供新的方向。

石墨烯因其宽的光谱带宽,出色的载流子传输性能,高迁移率,出色的稳定性和出色的柔韧性而成为电子和光电领域的理想材料。材料科学家开发了许多复合材料和器件,用于能量收集,存储,光电探测器和晶体管。但是,单层石墨烯只能吸收2.3%的入射可见光,严重阻碍了它们在光电和光子器件中的使用。相反,由于有机-无机PQD 的独特特性,它们已成为光电应用中有吸引力的材料,尽管它们的电荷传输能力比石墨烯差。

Pradhan等通过使用缺陷介导的方法从单层石墨烯的晶格中生长PQD,探索了这项工作中甲基铵溴化铅PQD的强光生效率。由于PQD可以吸收光并生成电荷载流子,因此其原理有助于设计混合超结构。该团队在光电晶体管的几何形状中实现了薄的超结构,以在430 nm处产生1.4×10 8 AW -1的光响应性和4.72 x 10 15 Jones 的比检测率;这是迄今为止在类似设备上记录的最佳响应度和探测率。

这项工作极有希望开发出用于高速通信,传感,超灵敏相机,高分辨率成像和显示器的高效光电材料。以光子突触形式存在的石墨烯-PQD(G-PQD)超结构的行为对于模式识别也至关重要。结果支持用于模拟人脑的神经形态结构硬件单元的开发,可用于一系列的应用程序。Pradhan等使用配体辅助再沉淀(LARP)来生产具有非常高的光致发光量子产率的PQD,并控制PQD产品的尺寸和形态。该团队直接在石墨烯单层的活性位点上开始PQD的生长,以形成超结构。在此过程中,他们将抗溶剂甲苯添加到被钙钛矿前体浸润的石墨烯层上以引发晶种,并在形成PQD晶体所需的石墨烯片上形成钙钛矿胚。

该团队使用透射电子显微镜TEM)分析了新合成的杂化材料(石墨烯PQD ),以验证PQD和石墨烯层之间的结合。他们注意到存在两种不同的G-PQD,它们吸收了434 nm和451 nm的可见光波长,表明它们有可能形成在蓝色照明下检测的高性能光电晶体管。

使用混合超结构来构建光电晶体管和光子突触

使用时间相关的单光子计数测试了材料相对于G-PQD 超结构激发态动力学的光物理性质,并观察到平均荧光衰减时间为749 ns。与先前报道的光刻胶相比,超结构显示出更高的灵敏度和更高的光电流。该设备还可以在白光照射下充当光激活开关,并且在打开灯后的0.45秒响应时间内,光电流迅速上升。由于更复杂的因素,导致响应时间更长。

由于采用传统的冯·诺依曼结构或普林斯顿结构;目前,由数学家和物理学家约翰·冯·诺伊曼(John von Neumann)开发的计算机体系结构既耗时又耗电。内存和处理器之间现有的性能和可伸缩性限制通常被称为von Neumann瓶颈。该设备在以数据为中心的实时图像识别,数据分类和自然语言处理应用中造成了重大缺陷。因此,神经形态计算是一个新兴的高级平台,可以胜过冯·诺依曼架构。在设置中,突触通常可以充当两个神经元之间的交流通道。

在这种情况下,G-PQD上层结构充当了人造光子突触。突触前信号基于光脉冲形式的外部光刺激,而突触后信号是通过G-PQD通道获得的电流,以保持漏极源极和栅极电压固定。G-PQD突触设备的嵌入式光学信息,检测处理和保留功能在模式识别领域中成为了人类视觉记忆的潜在候选者。Pradhan等。构建了一个尖峰神经网络,以使用Python执行无监督的机器学习和面部识别。该团队使用四幅人物肖像来训练神经网络,并表明增加输出神经元的使用以及更长的训练时间可以实现更高的面部识别率。

以这种方式,Basudev Pradhan及其同事基于利用缺陷介导的晶体生长技术从石墨烯晶格中生长的PQD的杂化材料,开发了极薄的超结构。由于PQD和石墨烯的π电子云的结合,他们获得了高度增强的电荷转移。最终的器件在光电晶体管和光子突触方面表现出了很高的性能,该团队进一步使用仿真进行了验证。该团队打算将他们的方法扩展到其他二维材料,包括过渡金属二卤化物和其他异质结构。这项工作将为适用于多种电子和光电应用的新型高性能上部结构材料打开一扇大门,这对面部识别和神经形态计算非常有利。
     (责任编辑:fqj)

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单通道HCPL-2503光电耦合器指定用于LSTTL到LSTTL和TTL到LSTTL逻辑接口。 在推荐电路中使用时,通过输入LED的标称8 mA灌电流将提供足够的输出电流,以便在最坏情况下正确操作1 LSTTL门。在I F = 8 mA时,HCPL-2503的CTR最小为15%。 HCPL-2503包含一个发光二极管和一个带有3000的集成光子探测器Vdc承受输入和输出之间的测试。与传统的光电晶体管耦合器相比,光电二极管偏置和输出晶体管集电极的单独连接降低了基极 - 集电极电容,从而提高了速度。     功能 数据速率达到250 kb / s NRZ 兼容LSTTL 高共模瞬态抗扰度:> 1000 V /微; s 3750 Vdc耐受测试电压 开路集电极输出 保证温度性能: 0 o C至70 o C 安全认证: - UL认可 - 3750 V rms 1分钟(5000 V rms,根据UL1577,1分钟选件020设备。 - IEC / EN / DIN EN 60747-5-2批准:     选项060的VIORM = 630 V峰值 可用选项有: 020 = UL 5000 V rms / 1分钟选项* 060 = IEC / EN / DIN EN 60747-5- 2 Viorm = 630 V峰值选项** 300 =鸥翼式表面贴装选件 5...
发表于 07-04 12:54 46次 阅读
HCPL-2503 单通道,高速逻辑接口光电耦合器

ACPL-K49T-000E 汽车R2耦合器™20kBd数字光电耦合器可配置为低功耗,低泄漏光电晶体管,采用拉伸SO-8封装,具有8mm爬电距离和间隙

ACPL-K49T是单通道20kBd数字  汽车光耦,具有高温,高CMR, 可配置为低功耗,低泄漏光电晶体管,专门用于汽车混合动力和电动汽车应用。拉伸的SO-8封装外形符合8mm爬电距离和间隙要求,旨在与标准表面贴装工艺兼容 此数字汽车光耦合器使用发光二极管和集成光电探测器之间的绝缘层,以提供输入和输出之间的电绝缘。通过减小基极 - 集电极电容,光电二极管偏置和输出晶体管集电极的单独连接将速度提高到传统光电晶体管的百倍。与4引脚配置短接的电源和输出引脚的公共连接可提供低功耗,低泄漏性能的光电晶体管。在扩展温度范围内,ACPL-K49T在V CM = 1500V时具有15kV /μs的最小共模瞬变抗扰度。   Broadcom R 2 耦合器汽车光耦合器  隔离产品可提供汽车和高温工业应用中所需的增强绝缘和可靠性。 特点 高温和可靠性 低速数字接口,适用于汽车应用 30  kV /µ s高共模抑制在V CM = 1500 V(典型值) 4引脚配置的低功耗,低泄漏光电晶体管 紧凑,可自动插入的拉伸SO8封装 8mm爬电距离 宽温度范围:-40°C到  125°C 低LED驱动电流:4mA(典型值) 传播延迟:  20µ s...
发表于 07-04 12:49 141次 阅读
ACPL-K49T-000E 汽车R2耦合器™20kBd数字光电耦合器可配置为低功耗,低泄漏光电晶体管,采用拉伸SO-8封装,具有8mm爬电距离和间隙

5962-8978504K 密封,低中频,宽Vcc,高增益光电耦合器

5962-8978504Kxx是一款DLA  SMD双通道密封光耦合器,采用20焊盘无铅陶瓷芯片载体,具有最高的可靠性(K级)。焊锡浸渍焊盘可用,焊料含铅。 该产品可在整个军用温度范围内操作和储存,也可以商品级或全套MIL-PRF-38534购买。在同一个DLA  SMD上进行H级测试。 5962-8978504Kxx是在MIL-PRF-38534认证系列上制造和测试的,并包含在DLA 合格制造商列表QML-38534中,用于混合微电路。 每个通道都包含一个GaAsP发光二极管,光学耦合到集成的高增益光子检测器。高增益输出级采用开路集电极输出,与传统的达达顿光电耦合器相比,具有更低的饱和电压和更高的信号传输速度。 IC工艺提供的浅深度和小结可提供比传统光电晶体管光电耦合器更好的抗辐射性。 电源电压可低至2.0 V,但不会对参数性能产生不利影响。这些器件在输入电流仅为0.5 mA时具有300%的最小CTR,非常适合用于低输入电流应用,如MOS,CMOS,低功耗逻辑接口或线路接收器。通过在18伏特下指定Icch和Ioh,可确保与高压CMOS逻辑系统的兼容性。 该模组在一个,两个或四个通道中的封装形式为8和16引脚DIP通孔,16-引脚表面贴装DIP扁平封装...
发表于 07-04 12:41 44次 阅读
5962-8978504K 密封,低中频,宽Vcc,高增益光电耦合器

HCPL-570K 密封,低中频,宽Vcc,高增益光电耦合器

HCPL-570K是采用8引脚DIP陶瓷封装的单通道密封光耦合器,具有最高的可靠性(K级)。还提供镀金引线,焊接浸渍引线和各种引线形式选项。有关详细信息,请参见数据表。 该产品能够在整个军用温度范围内运行和存储,也可以购买商用级,完整的MIL-PRF-38534 Class H级测试,或者DLA  SMD 5962-89810。 HCPL-570K在MIL-PRF-38534认证生产线上制造和测试,并包含在DLA 合格制造商列表QML-38534中,用于混合微电路。 该器件包含一个GaAsP发光二极管,光学耦合到集成的高增益光子探测器。高增益输出级采用开路集电极输出,与传统的达达顿光电耦合器相比,具有更低的饱和电压和更高的信号传输速度。 IC工艺提供的浅深度和小结可提供比传统光电晶体管光电耦合器更好的抗辐射性。 电源电压可低至2.0 V,但不会对参数性能产生不利影响。这些器件在输入电流仅为0.5 mA时具有300%的最小CTR,非常适合用于低输入电流应用,如MOS,CMOS,低功耗逻辑接口或线路接收器。通过在18 V下指定Icch和Ioh,可确保与高压CMOS逻辑系统的兼容性。 该模组在一个,两个或四个通道中的封装形式为8和16引脚DIP通孔,16-引...
发表于 07-04 12:40 42次 阅读
HCPL-570K 密封,低中频,宽Vcc,高增益光电耦合器

AEAT-84AD-LBSF0 高温多圈绝对编码器模块,14位

AEAT-84AD提供光电机械单元的所有功能,以便通过单圈绝对值编码器实现绝对多圈编码器,组合容量最高可达30扩展温度下的位。 该单元由一个IR-LED电路板,一个光电晶体管(PT)电路板和布置在PCB之间的6或7个齿轮组成。 功能 16384(14bits)转数版 光学,绝对多圈装配,最大值。直径55毫米,典型高度12.2毫米。 工作温度-40C至125C 机械联轴器采用14齿齿轮小齿轮,模块为0.3 运行速度高达12,000 rpm 用于电源和信号的2x4极引脚条 应用 机器人 li> 机床 半导体机械 汽车(用于装配和焊接的车身设备机器人电池)...
发表于 07-04 11:19 50次 阅读
AEAT-84AD-LBSF0 高温多圈绝对编码器模块,14位

ACPL-244-500E 交流输入,多通道半间距光电晶体管光电耦合器

ACPL-244-500E是交流输入四通道半节距光电晶体管光电耦合器,每个光电耦合器包含2个反向并联连接的发光二极管。光耦合到4个独立的光电晶体管.ACPL-224-500E是一个交流输入双通道半节距晶体管光电耦合器,每个光电耦合器包含2个反向并联连接的发光二极管。光耦合到2个独立的光电晶体管。 对于这两种器件,输入输出隔离电压的额定值为3,000 VRMS。响应时间tr通常为2μs,而输入电流为+ 1mA时最小CTR为20%。  ...
发表于 07-04 09:59 80次 阅读
ACPL-244-500E 交流输入,多通道半间距光电晶体管光电耦合器

ACPL-M49T-000E 宽工作温度汽车级R2Coupler <sup> TM </ sup> 20kBd数字光电耦合器可配置为低功耗,低漏电光电晶体管

ACPL-M49T是一款单通道,高温,高CMR,20kBd数字光电耦合器,可配置为低功耗,低泄漏光电晶体管,专门用于汽车应用。 SO-5 JEDEC封装(MO-155)封装外形可以表面贴装。 该数字光电耦合器在发光二极管和集成光电探测器之间使用绝缘层,以提供输入和输出之间的电绝缘。通过降低基极 - 集电极电容,采用5引脚配置的光电二极管偏置和输出晶体管集电极的单独连接可将速度提高到传统光电晶体管的百倍。与4引脚配置短接的电源和输出引脚的公共连接可提供低功耗,低泄漏性能的光电晶体管。在扩展温度范围内,ACPL-M49T在VCM = 1500V时具有15kV /μs的最小共模瞬态抗扰度。 Broadcom R 2 耦合器隔离产品提供增强汽车和高温工业应用中的关键所需的绝缘和可靠性。 特点 高温和可靠性&n>用于汽车应用的低速数字接口 30  kV /&;;高共模抑制在V CM = 1500 V(典型值) 低功耗,低泄漏光电晶体管,采用4引脚配置 紧凑型,可自动插入的SO5封装 宽温度范围:-40°C~125°C 低LED驱动电流:4mA(典型值) 传播延迟:  20µ s(最大) 全球安全认证(待定): - UL 1577,4000 Vrms / 1分钟。 - CSA文件CA88324...
发表于 07-04 09:36 71次 阅读
ACPL-M49T-000E 宽工作温度汽车级R2Coupler <sup> TM </ sup> 20kBd数字光电耦合器可配置为低功耗,低漏电光电晶体管

【每天看电路第93期】激光门报警器电路

活动宗旨:为锻炼大家的分析电路问题的能力,从今天开始,每天一个小电路,一期应用电路,一期习题电路,同时照顾到工程师以及学...
发表于 01-28 14:17 8632次 阅读
【每天看电路第93期】激光门报警器电路

石墨烯发热膜应用

石墨烯(Graphene)由于结构独特、性能优异、理论研究价值高、应用远景广阔而备受关注,是已知的世上最薄、最坚硬、柔韧性最好、...
发表于 12-22 17:26 946次 阅读
石墨烯发热膜应用

超灵敏气体传感器

        据麦姆斯咨询报道,Fujitsu Laboratories公司近日宣布基于石墨烯的新型原理,开发出了...
发表于 11-08 15:54 605次 阅读
超灵敏气体传感器