Publicação
Optoelectronic synaptic TFTs for neuromorphic vision sensors
| datacite.subject.fos | Engenharia e Tecnologia | |
| dc.contributor.advisor | Pereira, Maria Elias | |
| dc.contributor.advisor | Kiazadeh, Asal | |
| dc.contributor.author | Leonardo, Diogo Peixoto | |
| dc.date.accessioned | 2026-05-18T10:25:30Z | |
| dc.date.available | 2026-05-18T10:25:30Z | |
| dc.date.issued | 2025-12-18 | |
| dc.description.abstract | Neuromorphic vision sensors mimic the human eye, detecting rapid changes and mo- tion more efficiently than frame-by-frame methods. Despite their promise, the ideal device for hardware-driven neuromorphic applications has yet to be identified. Optoelectronic synaptic devices based on indium-gallium-zinc oxide (IGZO) represent a promising solution, as they can be easily integrated into pixel circuits of commercial IGZO displays. However, IGZO's 3.05 eV bandgap mainly detects ultraviolet (UV) light, which is unsuitable for color discrimination applications. In this work, IGZO optoelectronic thin film transistors (TFTs) were fabricated aiming for visible light detection. The effects of different processing steps on synaptic perfor- mance were studied, including hydrogen doping, annealing, and dual-layer channel configu- rations. Green light detection was achieved in hydrogen-doped devices, while annealing was found to influence both the response speed and the light/dark ratio. Dual-channel devices en- abled control over retention of light-induced states, allowing adaptation to different applica- tion requirements, such as deep and spiking neural networks (DNNs and SNNs). Finally, op- toelectronic synaptic performance was evaluated through short- to long-term memory transi- tions under varying input power, frequency, wavelength, and irradiation time, as well as through potentiation and depression tests. These results were used to determine the most suit- able applications for each device configuration. | eng |
| dc.description.abstract | Os sensores de visão neuromórfica mimetizam o olho humano, detetando alterações rápidas e movimento com maior eficiência do que os métodos pixel a pixel. Apesar do seu potencial, o dispositivo ideal para aplicações neuromórficas orientadas por hardware ainda não foi identificado. Dispositivos sinápticos optoeletrónicos baseados em óxido de índio-gálio- zinco (IGZO) surgem como uma solução promissora, pois podem ser facilmente integrados nos circuitos de píxeis dos ecrãs comerciais em IGZO. No entanto, a largura de banda de 3,05 eV do IGZO deteta principalmente luz ultravioleta (UV), o que é inadequado para aplicações de discriminação de cor. Neste trabalho, foram fabricados transístores de filme fino (TFTs) optoeletrónicos de IGZO com o objetivo de deteção de luz visível. Estudaram-se os efeitos de diferentes etapas de processamento no desempenho sináptico, incluindo dopagem com hidrogénio, recozimento (annealing) e configurações de canal em dupla camada. A deteção de luz verde foi alcançada em dispositivos dopados com hidrogénio, enquanto o recozimento influenciou tanto a velocidade de resposta como a razão luz/escuro. Dispositivos de duplo canal permitiram controlar a retenção de estados induzidos por luz, possibilitando a adaptação a diferentes requisitos de aplicação, como redes neurais profundas e de impulsos (DNNs e SNNs). Por fim, o desempenho sináptico optoeletrónico foi avaliado através de transições de memória de curto para longo prazo sob variação de potência de entrada, frequência, comprimento de onda e tempo de irradiação, bem como através de testes de potenciação e depressão. Estes resultados foram usados para determinar as aplicações mais adequadas para cada configuração de dispositivo. | por |
| dc.description.sponsorship | It also received funding from the Innovation Pact “R2UTechnologies - modular systems” (C644876810-00000019), by “R2UTechnologies” Consortium, co-financed by NextGeneration EU, through the Incentive System “Agendas para a Inovação Empresarial” (“Agendas for Business Innovation”), within the Recovery and Resilience Plan (PRR). Funding was also obtained from the European Community’s H2020 program under Grant Agreements 716510 (ERC-2016-StG TREND), 787410 (ERC-2019-AdGDIGISMART), 952169 (SYNERGY, H2020-WIDESPREAD-2020-5, CSA), 101008701 (EMERGE, H2020-INFRAIA-2020-1), 101131822 (INFRACHIP, HORIZON-INFRA-2023-SERV-01-01) and 101161114 (ELEGANCE, HORIZON-EIC-2023-PATHFINDERCHALLENGES-01). | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10362/203165 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.relation | LA/P/0037/2020 | |
| dc.relation | UIDP/50025/2020 | |
| dc.relation | UIDB/50025/2020 | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ | |
| dc.subject | Optoelectronic | |
| dc.subject | Synaptic IGZO TFTs | |
| dc.subject | Heterostructure | |
| dc.subject | Hydrogen-doped | |
| dc.subject | Annealing | |
| dc.subject | ANNs | |
| dc.title | Optoelectronic synaptic TFTs for neuromorphic vision sensors | eng |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.name | MASTER IN MICRO AND NANOTECHNOLOGIES ENGINEERING |