Новый фототранзистор настраивается на свет, как глаза
Вдохновившись удивительной способностью человеческого глаза к адаптации, исследователи из Института металлов Китайской академии наук разработали новый фототранзистор с настраиваемой чувствительностью. Он может стать эффективным решением для распознавания низкоконтрастных деталей в сложных визуальных средах, представляющего непростую задачу для современных систем машинного зрения.
Обычные фотодетекторы часто не способны вырабатывать достаточный электрический отклик на слабые изменения интенсивности света, из-за чего важные объекты теряются на фоне шума. Сетчатка глаз, в отличие от них, может динамически настраивать свою чувствительность, фокусируясь на определенных диапазонах яркости. Реализовать этот адаптивный механизм в компактных электронных устройствах до сих пор казалось невозможным.
Изобретатели обратились непосредственно к биологии. Они интегрировали специально разработанную светочувствительную структуру в затвор транзистора на основе дисульфида молибдена MoS₂.
Ключевой элемент конструкции — гетеропереходный диод из чистого MoS₂ и MoS₂, обработанного кислородной плазмой. Подобно светочувствительным белкам в человеческом глазе, электропроводность этого диода динамически меняется в зависимости от интенсивности падающего света. Это влияет на внутреннее распределение напряжения в канале транзистора, позволяя точно регулировать его «окно чувствительности» с помощью внешнего потенциала на затворе.
В результате устройство можно настроить так, чтобы оно сильно реагировало только на заранее выбранный узкий диапазон интенсивностей света — куда попадает сигнал низкоконтрастной цели — и при этом эффективно игнорировало более яркие или более темные элементы фона.
Результаты экспериментов опубликованы в журнале Light: Science & Applications — и они впечатляют. Благодаря вдохновленной природой технологии чувствительность новинки к слабоконтрастным деталям удалось поднять в 1000 раз по сравнению с традиционными фотодетекторами, при этом она обладает выдающейся устойчивостью к шуму.
Светочувствительная матрица из таких транзисторов значительно превосходит обычные сенсоры. Она стабильно и четко распознает объекты с очень слабым контрастом относительно фона. Это открывает путь к созданию компактных систем машинного зрения следующего поколения, способных видеть то, что современная техника легко упускает.
