什么是持续光电导效应

光学数据传感、处理和视觉记忆是人工智能和具有自主导航功能的机器人的基本要求。在传统的设计中，成像与模式识别电路分开。光电突触具有将这两部分集成到单层中的特殊潜力，利用单个器件记录光学数据，将其转换为电导状态并存储用于学习和模式识别，类似于人眼中的视神经。在这项工作中，利用N沟道MoS2晶体管MoS2/SiO2界面处光生载流子的捕获和去捕获来模拟光电突触特性。单层MoS2晶体管（FET）表现出了光致短时程和长时程增强（STP/LTP），电致长时程抑制（LTD），双脉冲易化（PPF），脉冲时间依赖可塑性（STDP）这些必要的突触特性。此外，该器件保持一定电导状态的能力可以通过栅极电压进行调制，使该器件在正栅极电压下表现为光电探测器，以及负栅极电压下表现为光电突触。

单层MoS2晶体管可以作为光电突触来用的底层原理是——持续光电导效应。什么是持续光电导效应呢？简单来说就是光照停止后材料的电导率还会维持在较高的一个状态的现象。这篇文章给出的原理解释是：在负的栅极电压作用下，部分光生空穴向栅氧化层迁移被困在MoS2/SiO2界面处陷阱中心，因此，在光脉冲撤去后，与之对应的那部分光生电子无法与捕获的空穴复合，有助于提高MoS2沟道的电导率，也就是形成了持续光电导。

这篇文章主要研究了以下几件事：

第一个就是在正的栅电压下，单层MoS2晶体管对光照的响应，此时是不存在持续光电导效应的，也就是说这个时候器件只能作为光电探测器来用，至于为什么正电压没有持续光电导效应，感兴趣的同学可以深入思考一下告诉我答案~

第二个就是在负的栅电压下，单层MoS2晶体管对光照的相应，存在持续光电导效应，可以作为光电突触来用。不同工作电压对应的维持电导稳态是不相同的，至于为什么不是-3 V对应的稳态电导最大，可以思考下原因（跟工作电压以及光生载流子等都有关系）。除了这些，作者还研究了沟道材料（CVD生长和机械剥离的MoS2，机械剥离的持续光电导效应更明显，说明材料本身缺陷降低持续光电导效应），介质（影响不大），氛围（真空or空气，吸附的水汽和氧气对持续光电导效应也是负作用），其他二维材料（没有持续光电导效应），这些多场因素的研究大概就是这篇文章能发在Scientific Reports上的原因吧~大佬们做实验就想着把能想到的都做完，挖坑填坑一步到位。除了让人看到了一些研究的现象，也通过了对比实验试图去找到最优配置，以及尝试解释这些现象下的本质原因。

第三个就是研究了单层MoS2晶体管光电突触脉冲双脉冲易化以及时间依赖可塑性（STDP）。

审核编辑：彭静