在室溫紅外探測方面，首次提出了基于范德華爾斯單極勢壘結構的紅外探測器，突破了傳統材料的晶格匹配與能帶匹配的限制。上海技物所團隊巧妙地構建了一種天然屏障的能帶結構，只阻擋“有害的”暗電流成分，卻讓“有益的”光電流可以順暢通過，因而在不削弱光響應的情況下有效抑制暗電流，提高探測器信噪比和工作溫度。在室溫下，中波紅外峰值黑體探測率達2.3×1010cmHz1/2W-1。目前只有極少數的二維材料紅外探測器可以呈現出黑體響應，該項工作實現了二維材料進入紅外應用領域的關鍵技術突破。成果以“Unipolar barrier photodetectors based on van der Waals heterostructures”為題發表在Nature Electronics上。
進一步，在仿生動目標探測方面，上海技物所團隊構建了更為復雜的三維垂直堆疊范德華爾斯異質結，提出了“ALL IN ONE”器件，實現了集探測、存儲和計算（即感存算）為一體的原型器件。將具有雙極性以及可見-近紅外探測的硒化鎢作為浮柵，通過電子空穴雙存儲模式在單一器件內同時獲得了正負光存儲特性，并實現了線性度良好的正負多態存儲。該正負多態存儲恰好對應了視網膜神經網絡中的ON/OFF特性?；谶@種類視網膜神經網絡，展示了“ALL IN ONE”器件的時間差分處理能力，首次實現了動目標探測演示。該成果以“All-in-one two-dimensional retinomorphic hardware device for motion detection and recognition”為題發表于Nature Nanotechnology上。
上述工作得到了國家自然科學基金委、科技部、中科院、上海市科委的經費支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41928-021-00586-w
https://www.nature.com/articles/s41565-021-01003-1
示意圖
