随着物联网和人机互联技术的快速发展,构建高效、低功耗的人工视觉系统成为其中的关键环节和重要研究课题。然而,传统视觉系统依赖图像传感器、存储器和处理器的分离式设计,导致硬件复杂、能耗高且效率有限,严重制约了其实际应用价值。
相比之下,人类视觉系统通过视网膜感知光信号并将其转化为电信号,再由大脑完成处理与记忆,展现了高度集成与高效的特点。受此启发,我校刘洋教授课题组提出一种基于CuSCN/ZnO量子点异质结界面的光电忆阻器,该器件在光照激发下表现出显著的持续光电导效应,成功模拟了多种突触行为,实现了传感-存储-计算一体化功能集成,突破了传统架构的限制。得益于其独特的PN异质结界面,该器件展现出优异的自整流特性,可有效抑制阵列中的潜行电流问题,为实现大规模高密度集成提供了技术支持。研究团队通过构建卷积神经网络对MNIST手写数字数据集进行验证,获得了92.52%的识别准确率。在此基础上,课题组进一步将光电忆阻器与量子点发光二极管集成,通过器件间协同效应,实现了光信号的硬件级降噪与实时可视化等高级功能。该研究为多功能人工视觉系统的硬件设计提供了新思路,有助于推动光电忆阻器的智能化应用发展。相关研究成果以Multifunctional PN optoelectronic synapse and its smart integration towards augmented artificial visual system为题,发表于《npj Flexible Electronics》(Nature旗下一区TOP期刊,影响因子15.5)。
福建师范大学为该研究工作的第一完成单位,海峡柔性电子(未来科技)学院研究生林庆红为本文第一作者,温州理工学院朱阳斌副教授为本文的共同第一作者;海峡柔性电子(未来科技)学院的刘洋教授,福州大学李福山教授及西北工业大学黄维院士为共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金等项目的资助。
文章链接:https://www.nature.com/articles/s41528-025-00459-8