中南大学何军/蒋杰：基于混合维异质结的新型光电视觉适应器件全文速览背景介绍研究出发点图文解析总结与展望( 二 ) ：中南大学何军/蒋杰：基于混

在生物中，适应准确度以及适应灵敏度是描述适应性能的两个关键特征。其中，图3主要研究了MHAT的适应准确度。通过研究发现，刺激电压的幅值与适应准确度成负相关，而刺激电压的持续时间、脉冲频率以及脉冲个数则与适应的准确度成正相关。图4则主要研究了MHAT的适应灵敏度。我们发现，条件刺激的持续时间与适应灵敏度成负相关，而前后刺激脉冲的时间间隔却与适应灵敏度成正相关，并随着条件刺激电压幅值的增大或前刺激电压幅值的减小，器件出现明显的脱敏行为。另外，通过对I-S/I-T关系的深入研究，我们还明确了器件在不同条件下的失活情况，即此时的条件刺激持续时间以及前刺激电压幅值都会对器件产生不同程度的失活。

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Figure3.Theadjustableadaptiveaccuracy.a)Schematicdiagramofadaptationprocessinbiologicalsystem.Theprocesscorrespondstotheclosing(leftpanel),opening(middlepanel)andadaptation(rightpanel)ofionchannels,respectively.b)IDS(Nor)todifferentdTwithafixedstimulusvoltageof10V.cAccuracyplottedasafunctionofdTwithstimulusvoltagerangingfrom2Vto20V.d)Thederivedτasafunctionofstimulusvoltage.Theredlinerepresentsthelinearfittingoftheexperimentaldata.e)IDS(Nor)asafunctionofdifferentfrequencieswithafixedstimulusvoltageof10V.f)Accuracyplottedasafunctionoffrequencieswithstimulusvoltagerangingfrom2Vto20V.g)Underafixedfrequencyof20Hz,accuracyplottedasafunctionofstimulusnumberwithafixedstimulusvoltagerangingfrom2Vto20V.

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Figure4.Thecontrollableadaptivesensitivityanddesensitizationbehavior.a)TransientIDSresponseasafunctionofdifferentCTwithafixedCSof15V.b)SensitivitytothecontinuoussecondstimulusasafunctionofCTwithCSrangingfrom2Vto15V.cI-Srelationshipsofthecontinuoussecondstimulusderivedfroma)andFigureS10(SupportingInformation)withdifferentCT.d)TimecourseoftheshiftintheV-Stim50asafunctionofCT.e)TransientIDSresponsetodifferentITwithafixedpre-stimulusvoltageof20V.f)Sensitivitytothepost-stimulusasafunctionofITwithpre-stimulusvoltagerangingfrom5Vto20V.g)I-Trelationshipsofthepost-stimulusderivedfrome)andFigureS14(SupportingInformation)withdifferentpre-stimulusvoltages.h)StimulationcourseoftheshiftintheT-Stim50asafunctionofpre-stimulusvoltage.
众所周知，在正常的昼夜循环中，地球表面的光照变化将超过十个数量级，因而对该变化的适应将使生物具有极大生存优势。视觉适应是指视觉器官的感觉随外界亮度的刺激而变化的过程，可以使生物体更好地适应地表光照的变化。基于此，我们进一步尝试使用MHAT来进行生物视觉适应功能的模拟（如图5所示）。通过光电协同的方法，我们测试了不同偏置电压及不同光强下的器件电流响应。结果发现，适应指数随光强的增强而缓慢变大，器件的光适应能力逐渐变强。同时，偏置电压增强将诱导出更多的自由电子被空间电荷区捕获，进而使得此时的光适应能力更强。有意思的是，我们发现，视觉阈值功率和阈值电流同时随刺激电压幅值的变大而增加，表明我们成功实现了基于可调环境阈值的视觉适应功能。

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Figure5.Visualadaptation.a)Schematicdiagramofbiologicaleyemodelandretinastructure.Theconeandrodcellsareregardedasphotoreceptors.b)Schematicbiologicaldiagramoftheunderlyingmechanismforvisualadaptation.c)TransientIDSphoto-responseunderdifferentlightintensitiesandelectricvoltagebiases.Thelightwavelengthis360nm,andthegrayrectangleinthefigurerepresentsthethresholdcurrentofvisualadaptation.d)Adaptationindexasafunctionoflightintensitieswithstimulusvoltagerangingfrom2Vto20V.Inset:schematicdiagramshowingadefinitionofadaptationindex.e)VisualPthderivedfromd)underdifferentstimulusvoltage.Theexperimentaldatacanbewellfittedbyalinearequation.f)VisualIthderivedfromFigureS20(SupportingInformation)underdifferentstimulusvoltages.g)TheAirasafunctionoflightintensitieswithdifferentfixedstimulusvoltage.
总结与展望我们通过利用0D-CsPbBr3/2D-MoS2制备出一种新型的光电视觉适应器件。其中， 2DMoS2具有良好的载流子传输能力，而顶部0DCsPbBr3则具有出色的光吸收能力。该器件所具有的良好适应能力主要归因于异质结空间电荷区的电荷捕获-脱陷行为。经典的生物适应行为，如：适应准确度，适应灵敏度，失活和脱敏行为等都被成功的实现。更为有趣地是，我们通过光电协同的方法，还成功实现了生物中更为重要的阈值可调视觉适应功能。该新型适应器件对未来电子眼，人机交互以及下一代自主导航等人工智能光电系统的发展具有重要意义。