Contacto ohmico ambipolar con silicio para sensores de imagen de alto rendimiento inspirados en el cerebro

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de los dispositivos de semiconductores
• Ingeniería neuromórfica

Sus antecedentes:

• Los dispositivos de semiconductores ambipolares ofrecen ventajas para los sensores de imagen inspirados en el cerebro, pero enfrentan desafíos de fabricación y limitaciones de rendimiento debido a los contactos de Schottky.
• La tecnología CMOS existente utiliza contactos ohmicos adecuados para el transporte de una sola portadora, inadecuados para la conducción simultánea de electrones y agujeros en dispositivos ambipolares.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un contacto ohmico ambipolar para el silicio compatible con la tecnología CMOS.
• Para permitir el transporte simultáneo eficiente de electrones y agujeros en dispositivos ambipolares.
• Para demostrar la aplicación de este nuevo contacto en el hardware neuromórfico avanzado.

Principales métodos:

• Se ha desarrollado una configuración de contacto ohmico complementaria (COCC) para el silicio.
• Compatibilidad CMOS garantizada para la fabricación a escala de obleas de conjuntos de dispositivos.
• Integrado el COCC en la memoria de detección y computación de sensores de imagen.

Principales resultados:

• Se logró un transporte eficiente simultáneo de electrones y agujeros utilizando el COCC.
• Fabricabilidad demostrada a escala de obleas mediante técnicas CMOS.
• Los sensores de imagen procesaron datos ópticos en conjuntos de datos MNIST con tareas de reconocimiento completadas en menos de 7,3 ns (excluyendo limitaciones de circuitos periféricos).
• COCC aplicado para crear núcleos de convolución reconfigurables y circuitos sinápticos / similares a las neuronas.

Conclusiones:

• El COCC propuesto supera las limitaciones de Schottky y los contactos ohmicos convencionales para dispositivos ambipolares.
• Esta innovación facilita el desarrollo de sensores de imagen de alto rendimiento, compatibles con CMOS, inspirados en el cerebro a escala de obleas y hardware informático neuromórfico.
• El COCC permite aplicaciones de detección y computación en memoria más rápidas y eficientes.