O engenheiro

O reconhecimento de cena é um dos recursos de percepção visual dos sensores de imagem digital desenvolvidos na King Abdullah University of Science and Technology (KAUST).

Explorando os sensores de imagem do dispositivo de carga acoplada (CCD) encontrados nas primeiras câmeras digitais, Dayanand Kumar, Nazek El-Atab e colegas adaptaram e aprimoraram a estrutura central do CCD para criar dispositivos de memória que podem ser programados pela luz. Em particular, a equipe de pesquisa incorporou o material bidimensional MoS2 (dissulfeto de molibdênio) em uma estrutura de capacitor semicondutor (MOSCAP) que sustenta os pixels de armazenamento de carga de um sensor CCD.

As estruturas Al/Al2O3/MoS2/Al2O3/Si MOSCAP resultantes funcionam como um sensor 'in-memory' de captura de carga que é sensível à luz visível e pode ser programado opticamente e apagado eletricamente.

"Os sensores de luz na memória são dispositivos de memória multifuncionais inteligentes que podem desempenhar as funções de vários dispositivos - tradicionalmente discretos - ao mesmo tempo, incluindo detecção óptica, armazenamento e computação", disse El-Atab em um comunicado. “Nosso objetivo de longo prazo é ser capaz de demonstrar sensores na memória que podem detectar diferentes estímulos e computar”.

El-Atab continuou: "Isso supera a barreira da memória e permite uma análise de dados mais rápida e em tempo real usando consumo de energia reduzido, que é um requisito em muitos aplicativos futuristas e… como Internet das Coisas, carros autônomos e inteligência artificial, entre outros."

MAIS DE ELETRÔNICOS

De acordo com a KAUST, experimentos com luz com um comprimento de onda em qualquer lugar na região espectral do azul ao vermelho indicam que uma carga fotogerada pode ser capturada ou armazenada com um tempo de retenção extremamente longo. A tensão de 'janela de memória' resultante de > 2 V pode ser armazenada por até 10 anos antes de ser eletricamente apagada pela aplicação de um sinal de +/- 6 V. Além disso, pode ser operado por muitos milhões de ciclos.

O objetivo final da equipe é criar um único dispositivo optoeletrônico que possa realizar sensoriamento óptico e armazenamento com recursos de computação.

Ao combinar sua estrutura MoS2 MOSCAP com uma rede neural, a equipe mostrou que era possível realizar reconhecimento de imagem binária simples, distinguindo entre imagens de um cachorro ou de um carro, com uma precisão de 91%. Cada imagem tinha 32 × 32 pixels de tamanho e apenas a informação azul das imagens foi extraída, pois corresponde ao pico de sensibilidade do dispositivo.

"Os dispositivos de memória atuais podem ser programados opticamente, mas requerem apagamento elétrico", disse Kumar. "No futuro, gostaríamos de explorar sensores ópticos na memória que possam ser totalmente operados opticamente".

As descobertas da equipe foram detalhadas em Light: Science & Applications.