近日，集成电路科学与工程学院教师郑磊，联合学院教师袁育杰、功能晶体研究院教师熊仕富等，与天津大学胡文平院士团队、深圳大学相关科研团队，围绕有机——无机异质结构中层间耦合机制与智能光电感知功能的协同调控这一核心科学问题，在国际权威期刊《Advanced Materials》和《Advanced Science》连续发表三项研究成果，构建了三种功能各异的神经形态视觉传感器。

在自动驾驶、移动机器人、运动裁判等复杂动态场景中，如何让机器像人眼一样，既能捕捉高速运动的瞬间，又能感知静态背景的细节？人眼能同时做到这两点，得益于独特的生物机制：中央凹+周边视觉+眼球运动。机器要模仿这一点，需要从传感器、感知算法和系统架构三个层面进行协同创新。

受视觉惯性启发，研究团队设计了基于FAPbI₃钙钛矿量子点/MoS₂异质结构的多模态传感器（VIMS）。通过Pb–S强耦合介导的电荷传输机制，器件在低光强下呈现光突触（PS）功能，随光强增大自动切换为光电探测（PD）模式，响应时间从4.25s（PS模式）缩短至0.35s（PD模式），速度提升超过10倍——无需改变器件结构或光敏组分，即可实现双模态功能集成。VIMS阵列实现了对高速牛顿摆和台球运动的动态灰度与静态姿态信息的实时追踪，动态范围达120dB，首次在单一器件水平上实现了视觉惯性里程计VIO系统级功能。

为突破有机——无机异质结中晶格匹配的固有制约，研究团队创新性地提出一种基于氟-硫（F···S）非共价相互作用的“分子魔术贴”界面工程策略。该策略通过在有机半导体oF-PTTTP的侧链中精准引入氟原子，在热激活条件下诱导分子构象发生自适应重排，进而在oF-PTTTP与MoS₂异质界面处构筑具有方向性和适度强度的F···S相互作用，最终在异质结中实现了高稳定性的强界面耦合。该强耦合效应显著拓展了异质结构的光电响应范围，赋予其优异的近红外探测能力，在808nm波长下比探测率（D*）达1.8×10¹⁴Jones，为目前有机——无机异质结构中报道的最高值之一。与此同时，该器件在动态目标感知与识别任务中展现出突出的应用潜力。

研究团队首次将单晶PZT压电衬底与有机相变半导体3,6-DATT结合，首次构建了压电——光电子学调控的自适应存储晶体管（OAMT），其记忆窗口容量因子γ~0.87（SS = 200 mV/dec），为同类器件最高值。与此同时，通过PZT产生的应力辅助偏置效应，结合光电刺激，可精确调控3,6-DATT分子构象在C1与C2之间的可逆相变。在不同UV脉冲密度下，器件表现出从C2到混合构象（C1+C2）的稳定电流变化（事件感知），以及从C2到C1的瞬态电流尖峰（灰度追踪），完美模拟了DAVIS传感器的双通道功能，实现了事件检测与灰度感知的单像素/单晶体管同步集成。

上述三项成果实现了从“拍照”到“视觉感知”、从“感光”到“感智融合”的范式跃迁，为发展更高性能的神经形态视觉传感器提供了新路径。该研究工作得到了国家自然科学基金及学校科研项目的支持。