海歸學者發起的公益學術平臺
分享資訊，整合資源
交流學術，偶爾風月
圖1 （a）生物視覺結構示意圖；（b）視覺明適應過程示意圖。
近日，華東師範大學上海類腦智慧材料與器件研究中心/極化材料與器件教育部重點實驗室褚君浩院士和段純剛教授團隊的田博博教授、彭暉教授和朱秋香副教授利用p型有機半導體聚三己基噻吩（P3HT）與Al電極形成的肖特基結，研製出基於ITO/P3HT/Al結構的自供電視覺感測器陣列。該光電感測器在強光照射下，P3HT/Al介面透過不斷俘獲光生電子而降低肖特基勢壘高度，從而引起了自適應的光電響應，即光電流振幅隨著強光持續照射而衰減，成功模擬了人眼的明適應行為。這在降低功耗、拓寬機器視覺的響應範圍以及推動先進人工視覺系統整合方面展現出巨大潛力。相關成果以“A self-powered organic vision sensor array for photopic
adaptation”為題於2025年2月10日線上發表在Nano Letters雜誌上。華東師範大學田博博教授、彭暉教授與朱秋香副教授為本論文通訊作者，電子科學系代豔南博士與郝勝蘭博士後為本論文共同第一作者。
adaptation”為題於2025年2月10日線上發表在Nano Letters雜誌上。華東師範大學田博博教授、彭暉教授與朱秋香副教授為本論文通訊作者，電子科學系代豔南博士與郝勝蘭博士後為本論文共同第一作者。
本研究利用P3HT與Al電極形成肖特基結，構建了自供電的光電器件，並基於此結構製備了10×5的陣列。P3HT薄膜的紫外-可見吸收光譜表徵表明P3HT在350 nm – 750 nm的波長範圍內表現出較寬的光譜吸收範圍。由於肖特基結的光生伏特效應，在光照條件下，光生載流子在內建電場的作用下向相反方向移動，從而產生光電流。在持續光照下，P3HT/Al介面、缺陷捕獲光生電子，導致肖特基勢壘隨著強光持續照射而降低，光電流逐漸減小並最終趨於穩定（圖2）。這一現象與人眼的明適應過程極為相似，因此研究團隊基於該器件的光電響應特性，結合人工神經網路，成功模擬了人眼的明適應行為。
圖2 （a）ITO/P3HT/Al光電器件瞬態光電響應，插圖為 ITO、P3HT 和 Al 的能帶結構；;（b）不同階段ITO/P3HT/Al器件的能帶示意圖
圖3（a）用於影像識別的人工神經網路示意圖。（b）字母“E”“C”“N”和“U”圖案不同時刻的成像效果。（c）不同高斯噪聲水平（σ = 0、0.1、0.2、0.3 和 0.4）下明適應的識別準確率隨時間的變化。
團隊以強度為50 mW cm-2的光源為背景光，230 mW cm-2的光源為圖案光檢測該視覺感測器陣列的視覺明適應行為。透過採集不同時刻字母“E”、“C”、“N”和“U”的影像所對應的光電流訊號，將其轉化為不同灰度值的畫素，作為人工神經網路的輸入。研究結果表明，不同資料集的影像識別的平均測試準確率從0.1秒時的不足25%（基本上無法區分四個字母）提升到15秒後的90%以上（圖3）。該實驗結果表明，該ITO/P3HT/Al陣列可以實現人眼明適應功能的模擬,為構建下一代低能耗人工視覺系統提供了新的思路，並在安全駕駛、機器視覺等領域具有廣闊的應用前景。
該工作得到了國家自然科學基金優青和麵上、重點研發計劃青年科學家、重慶市傑青、上海市啟明星等專案的資助。該項研究也感謝華東師範大學微納加工平臺支援。
點選下方知社人才廣場，檢視最新學術招聘
擴充套件閱讀
