神经形态视觉系统集成了图像信息的采集、处理与存储，在智能安防、医疗健康等领域具有重要的应用潜力。目前，商用的人体视觉仿生系统主要依赖于硅基的CMOS逻辑电路来模拟突触功能。与传统的硅基材料相比，金属氧化物纳米线具有较大的比表面积和持续的光电导特性等独特优势。然而，基于金属氧化物纳米线所构建的人工突触器件通常只能实现单向的光响应增强，这在模拟视杆细胞与视锥细胞的超极化行为方面存在一定局限，也给后续图像分类与识别功能的拓展带来了挑战。

近日，青岛大学王凤云教授和深圳大学周晔教授团队在期刊《Advanced Functional Materials》上，发表了最新研究成果“Negative Photoconductivity in Nanowires/QDs Heterojunction Network for Neuromorphic Visual Perception”。研究者基于低成本的静电纺丝工艺制备了金属氧化物纳米线（IZTO）网络，并在纳米线表面负载了Cs3Bi2Br9量子点构建了特定的异质结构，最终构建成器件并实现了在紫外光下的负光电导效应。此外，他们利用了一系列先进的表征技术研究了材料内部的载流子动态传输过程。研究结果表明，负光电导效应是由异质结相关的导电载流子的消耗所引起的。此外，基于器件阵列实现了光信号的加密功能，并且将具有可调电导率的器件阵列应用于人工视觉系统的开发，大大降低了冗余的数据和噪声，同时可以将识别准确率从51%提高至99%。本研究展现了基于金属氧化物纳米线和钙钛矿异质结的光电突触器件在人工视觉系统中的广阔前景和应用潜力。

图1：基于Cs₃Bi₂Br₉量子点/IZTO纳米线异质结器件的制备流程图及材料表征。

图2：Cs₃Bi₂Br₉量子点/IZTO纳米线异质结器件的电学测试。

图3：Cs₃Bi₂Br₉量子点/IZTO纳米线异质结的内建电场方向与能带结构示意图。

图4：负光电导效应的影响机制。

图5：基于异质结阵列实现的光信号的解码及编码功能。

图6：人工视觉系统的构建。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202504250

人物简介：

王凤云，青岛大学物理科学学院教授，硕士生导师，山东省优青。主要从事低维功能纳米材料的可控制备及在高性能晶体管、传感器、类脑神经形态电子器件及储能器件等领域的研究。已在Advanced Materials、ACS Nano、Nanoscale、Journal of Materials Chemistry等国际著名期刊上发表SCI论文82篇，相关论文已被Nature Communications、Chemical Review、Nano Letters、ACS Nano等SCI高档次刊物引用2500余次。