面向物联网与人工智能时代增长迅猛的视觉数据流，亟需在单器件内实现光信号获取、短/长时记忆与预处理，以降低片外数据搬运的能耗与时延。多数有机光突触/光存储器件在“电荷俘获—传输效率”之间存在固有权衡，表现为弱光灵敏度有限、响应/衰减过快、非易失记忆窗口与耐久不足，难以兼顾系统级图像感知与显示驱动。
为了突破传统机器视觉中“传感—存储—处理”分离所造成的能效低与高时延瓶颈，天津大学与北京交通大学合作团队提出在有机场效应晶体管（OTFT）中引入聚酰胺酸（PAA）/HfO₂异质介电层，以同时提升载流子迁移率、光敏度与非易失存储性能。
该策略依托PAA表面极性与自组织纳米沟槽促进C10‑DNTT取向结晶，并利用HfO₂缺陷态实现高效电荷俘获，从而在同一器件内实现“感知‑记忆‑预处理/显示”的一体化。优化后器件表现出对弱光（≈102 nW·cm⁻²）的高灵敏响应（响应时间≈50 µs），单突触事件能耗低至≈53 aJ，记忆保持可达≈5×10⁴ s，并在写‑读‑擦‑读循环中保持优良耐久（≈10³次）。进一步，团队以OTFT驱动LED阵列实现光/掩膜可编程写擦，并通过线性动态范围调整（LDRA）模拟验证了在强暗对比场景中的优越成像（动态范围≈101 dB）。
(a) 相邻神经元突触间神经递质传递的示意。 (b) 20 nm-PAA/HfO2器件的EPSC与光脉冲强度的关系（VDS = −0.1V，VGS = 0.8V）。 (c) 20 nm-PAA/HfO2 器件在负门压尖峰刺激下的 IPSC（VDS = 0.1V，VGS = −0.8V，t = 100ms）。(d) 5×5突触阵列与 U形掩膜的示意。(e) 裸 HfO2、20 nm-PAA/HfO2 与 270 nm-PAA/HfO2 突触晶体管阵列的图像感知与记忆过程。 (f) 手写体识别用多层神经网络示意。(g) 三类器件的LTP/LTD特性曲线。(h) 三类器件的识别准确率随训练epoch的变化。(i) 基于20 nm-PAA/HfO2 的4英寸有机场效应晶体管阵列照片。
上述结果表明，薄层PAA（≈20 nm）与HfO₂的协同可构建通用的有机神经形态平台，服务于边缘视觉与类视网膜交互显示。相关论文以“Wafer-Scale Organic Neuromorphic Sensors for Programmable Displaying”为题，发表在AM上。
参考文献:F. Zhou and Y. Chai, “Near-Sensor And In-Sensor Computing,” Nature Electronics 3 (2020): 664–671
