电介质介导双相浸涂策略实现大面积有机单晶集成与高灵敏度神经形态偏振视觉

《National Science Review》：Electret-mediated large-area organic single crystals for neuromorphic polarization vision beyond intrinsic discrimination limits

　　

摘要

生物偏振视觉能够获取传统基于强度的成像无法访问的光学信息，为下一代机器视觉提供了一种强有力的范式。然而，在单一有机材料平台中同时实现大面积可制造性、高偏振分辨能力和神经形态功能仍然具有挑战性。本文报道了一种电介质介导的双相浸涂策略，该策略可实现超薄有机单晶与原位电介质层的可扩展集成，用于神经形态偏振视觉。在该设计中，聚乙烯醇（PVA）作为双功能介导剂：其两亲结构调控界面成核和质量传输以引导高取向度少层单晶的连续生长，同时其富含羟基的骨架提供均匀的电子捕获位点。所得到的均匀各向异性单晶耦合电介质层促进了稳健的偏振相关电荷捕获，将二色比（DR）提升至10³以上，同时实现了低至7.3%的二色比变异系数（CV）。此外，还实现了显著的突触特性，包括极高的配对脉冲促进（PPF）指数6594%，超过10⁵的光电流调制范围，以及每次突触事件约1 aJ的超低能耗。通过统一可扩展的单晶生长与偏振分辨及突触可塑性，本工作推动了有机半导体向集成神经形态偏振视觉发展。

电介质介导生长, 大面积有机单晶, 神经形态偏振光电, 二色比放大