基于多孔MOF/ReS2异质结的偏振视觉适应光电晶体管

研究背景

包括视觉、听觉、嗅觉、触觉和味觉在内的感觉系统负责处理人类从外部世界接收到的刺激。视觉系统是最重要的感觉系统之一，因为大脑大约80%的智力信息是通过视觉输入获得的。因此，视觉信息的有效处理对人类的生活具有重要意义。在自然界中，视觉适应使生物即使在不断变化的环境中也能更好地理解外部刺激，使它们能够准确地感知真实世界。它不仅可以放大弱光刺激，保护其免受噪声的影响，还可以防止对强光刺激的反应饱和，从而对阳光刺激提供适应性调节。虽然阳光本身是无偏振的，但它在被大气粒子散射后会变成部分偏振，这表明偏振光在自然界中是普遍存在的。有趣的是，偏振光可以揭示物体的一些独特特征，如材料组成、表面形状和介电常数，这对材料分析非常有用。最近，一些开创性的工作已经成功地进行了基于新兴固态器件的视觉适应模拟。然而，到目前为止，高级偏振敏感型视觉适应的硬件实现还很缺乏，且具有挑战性。

成果介绍

有鉴于此，近日，中南大学何军教授，蒋杰副教授和南京大学赵伟伟副教授等合作报道了一种具有各向异性ReS2异质结的新型多孔金属有机骨架光电晶体管，可用于偏振敏感的视觉适应模拟。该器件由于其强的各向异性和俘获-去俘获特性，分别表现出引人注目的偏振灵敏度和自适应能力。通过这种多孔异质结光电晶体管，实验证明了一系列偏振敏感的神经形态行为，如偏振感知兴奋性突触后电流、多模式可调节二向色比和可重构的感觉适应。更重要的是，通过偏振-电协同策略，本文首次成功实现了具有强底栅控制和环境依赖性的高级偏振敏感型视觉适应。这些结果代表了新一代智能视觉感知系统的重要一步。文章以“Porous Metal-organic-framework/ReS2 Heterojunction Phototransistor for Polarization-sensitive Visual Adaptation Emulation”为题发表在Advanced Materials期刊上。

图文导读

Figure 1. Fabrication and characterization ofporousheterojunction phototransistor.

Figure 2. Electrical characteristics and adaptive mechanisms.

Figure 3. Polarization-perceptual neuromorphic behaviors.

Figure 4. Reconfigurable sensory adaption.

Figure5. Polarization-sensitive visual adaptation.

总结与展望

本工作证明了一种具有各向异性ReS2基异质结的多孔MOF光电晶体管，可以模拟偏振敏感型视觉适应行为。由于底层2D ReS2的面内各向异性晶体性质和顶层氨基功能化U6N的多孔MOF结构，该纳米多孔异质结器件表现出有趣的偏振-电-混合自适应特性。一系列重要的偏振敏感型神经形态功能被模拟出来，如偏振感知的EPSC和多模式可调二向色比。特别是在该异质结突触中成功地实现了可重构的感觉自适应行为。更重要的是，通过偏振-电协同方法，实验证明了具有底部栅极控制和环境依赖性的偏振敏感视觉适应。这些结果有望为未来的智能光电系统，如机器视觉、医疗诊断和自主导航等提供了极好的机会。

文献链接

Porous Metal-organic-framework/ReS2 Heterojunction Phototransistor for Polarization-sensitive Visual Adaptation Emulation

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202212118

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