中国の科学技術大学とカナダのマギル大学の研究チームは、画像センサーの小型化を可能にする新型の「三合一」ペー・エヌダイオードを開発しました。この研究成果は学術誌「ネイチャー・エレクトロニクス」に掲載されました。従来のダイオードは電流を一方通行に制御する単一機能しか持ちませんが、この新技術は追加部品なしで光検出、データ記憶、信号処理という三つの機能を同時に行うことができます。 開発されたデバイスは、シリコン基板上に成長させた一方向のナノワイヤー構造を基盤としています。具体的には、正電荷を持つ p 型窒化ガリウム、負電荷を持つ n 型窒化アルミニウムガリウム、そして n 型窒化ガリウムの三層構造を組み合わせています。アルミニウムガリウム窒化物層は他の層よりも大きなバンドギャップを持ち、電子を特定の領域に閉じ込める電子の溜まり場として機能します。この電子溜まり場により、電圧を調整して光を検出する感度、神経シナプスを模倣した学習機能、そして 8 つの段階でデータを記憶する機能を精密に制御可能となりました。 初期テストでは、このダイオードが画像収集と分析を単一のデバイスで実行できることが確認されています。研究チームは、このような三合一ダイオードを配列したコンパクトな画像センサーを作成し、追加の回路なしで画像のノイズ除去や分類機能を実現できることを示しました。この技術により、従来のセンサーでは複雑だった外部回路を省略でき、デバイスの小型化と省電力化が大幅に進むことが期待されます。 今後、同様のナノワイヤーダイオードの設計は、特定の現実世界の用途に最適化されたミニチュア化された電子機器の開発を促す可能性があります。この画期的な進歩は、ハードウェアの複雑さを減らしつつ、高性能な画像処理能力を内蔵した次世代の電子システム実現への重要な一歩となります。