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2025科研成果回顾-7柔性光电神经形态器件研究

日期:2026-04-05浏览:


我院在工程技术领域权威期刊《Chemical Engineering Journal》(中科院一区,IF = 13.2)发表研究论文,题为《Paper-based perovskite artificial neuromorphic retina: Flexible sensing-processing architecture with dual-mode encryption》。



人工视网膜系统为数百万视障患者及下一代机器人技术带来了创新潜力,但其发展仍受制于生物相容性、机械顺应性、信号处理效率与硬件安全性之间的显著权衡。传统的刚性架构阻碍了与弯曲生物组织的共形集成,而为突触功能设计的复杂异质结则增加了制造成本并降低了可靠性。此外,分离式的传感、存储与处理模块引入了延迟和系统脆弱性。本文提出了一种柔性纸基钙钛矿神经形态光电突触阵列器件,利用钙钛矿/纤维素界面自发产生高密度陷阱态,实现了超低能耗(5.3 aJ/事件)的光电突触功能。该器件展现出卓越的机械鲁棒性,在经历100000次弯曲循环后仍能保持突触功能,为集成图像传感、存储与处理奠定了基础。研究人员基于脉冲数量依赖的长时程增强特性,开发了一种双模内传感加密方案:(1)基于阵列中随机光生载流子动力学生成的物理不可克隆功能密钥(PUF);(2)利用持续光电流与瞬态光致发光之间的时间解耦合实现一次性密码(TOTP)。通过将可重构加密技术与可生物降解基底上的光电突触阵列相集成,本工作为植入式生物电子学和边缘计算中的安全、自适应神经形态视觉建立了新范式。


本论文的第一作者为广东工业大学集成电路学院2023级硕士研究生刘湛威,广东工业大学集成电路学院张建锋博士、刘远教授为论文共同通讯作者。广东工业大学集成电路学院为论文的第一完成单位。


[1] Liu, Zhanwei; Zhang, Jianfeng; Mai, Junnan; Luo, Xuehu; Chen, Yanting; Ruan, Yuhao; Lei, Dengyun; Cai, Shuting; Ni, Yao; Li, Guijun; Wang, Jing; Xue, Qifan; Liu, Yuan. Paper-based perovskite artificial neuromorphic 

retina: Flexible sensing-processing architecture with dual-mode encryption. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, 

2025, 526:171247.