近日，物理与光电工程学院物理学系谢伟广教授指导的博士生詹镇业、卢月恒在《Nature Communications》上发表题为“Extreme Illuminated Vision Processing with a Graded Alloyed Perovskite In-sensor Computing Network”的研究成果。谢伟广教授、时婷婷副教授为论文通讯作者。

为应对复杂场景下的传感器内计算需求，需开发同时具备宽光谱响应、大线性动态范围和超快响应速度的感算一体器件。Pb-Sn合金钙钛矿材料因其可调带隙和高吸收系数，成为实现上述目标的理想候选材料。然而，该体系的Sn²⁺极易被氧化为Sn⁴⁺，这一氧化过程会引入自掺杂效应和深能级陷阱，导致最终器件性能下降。

本研究针对Pb-Sn钙钛矿中Sn²⁺易氧化的问题，提出了一种自封装设计策略。设计了通过气相沉积工艺制备SnI₂:PbI₂/PbI₂前驱膜，PbI₂顶层既作为物理保护层抑制Sn²⁺氧化，反应时又作为扩散源形成纵向成分梯度，构建内建电场促进光生载流子的分离与输运，实现了具有良好稳定性和高性能的钙钛矿近红外感算一体器件。基于该设计，器件实现了可见 近红外宽带响应、230 dB线性动态范围和33 ns响应速度，并在背景抑制、边缘检测、近红外生物成像和动态轨迹识别等复杂视觉任务中体现出出色的性能。

本研究开发出了一种梯度Pb-Sn钙钛矿感算一体器件，并成功将其应用于低功耗、高鲁棒性的传感内计算网络，为下一代智能机器视觉硬件提供了新思路。该工作得到了国家自然科学基金（62325404、62174072）和国家重点研发计划（2022YFA1203500）的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-71638-y

图文：詹镇业、卢月恒

校对：陈科球

初审：黄晶晶

终审：幸江涛