视网膜是人类视觉系统的重要组成部分，它接收光线，将其转换为神经信号，并传输到大脑进行视觉识别。红、绿和蓝(R/G/B)视锥视网膜细胞是对R/G/B光敏感的天然窄带光电探测器(PD)。视网膜中的多层神经网络与这些锥体细胞相连，在传输到大脑之前提供神经形态的预处理。
近日，宾夕法尼亚州立大学Kai Wang，Shashank Priya，Swaroop Ghosh展示了一种R/G/B Nb PD阵列，它使用从挥发性溶液(VS)系统中制备的工程卤化物钙钛矿薄膜，然后使用多层算法来模拟人类视网膜系统进行全色成像。
文章要点
1）简单地说，研究人员观察到这种VS方法得到的钙钛矿材料表现出严重的不平衡的电子-空穴转移特性，即电子和空穴可以向相应的电极漂移不同的距离。
2）通过将这种不平衡的钙钛矿夹在不同的极性结构(p-i-n或n-i-p)中，电极上的光电流收集可以控制在厚度方向上与波长相关的光生中心上，这是由于波长相关光场分布(WDOFD)的影响。这种不平衡的传输和WDOFD共同实现了PD对个别R/G/B区分的NB响应。通过使用六端R/G/B布局的垂直堆叠，实现了免除CFA(或去马赛克)的全色检测。
3）接下来，为了模拟视网膜系统的中间网络，将原始电流信号传递给一个三层神经形态算法进行前馈信号处理。研究人员展示了一个32×32的钙钛矿型Nb-PD传感器阵列，具有三个R/G/B通道，实现了1024像素全色图像的光电捕获和恢复。使用神经形态网络算法对信号进行进一步处理，以模拟视网膜中间细胞层的丛状结构。钙钛矿阵列的结果显示出全色成像的高保真度。
这种视网膜成像过程的系统级演示为实现全色成像技术提供了实质性的见解。
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Yuchen Hou, et al, Retina-inspired narrowband perovskite sensor array for panchromatic imaging, Sci. Adv. 9, eade2338 (2023)
DOI: 10.1126/sciadv.ade2338
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade2338
