学术动态：物理科学与技术学院青年教师在《国家科学评论》（National Science Review）发表二维钙钛矿神经形态光电子突触稳定性调控重要成果

物理科学与技术学院纳米器件团队青年教师李洪来等人联合西交利物浦大学、国防科技大学、湖南大学等单位，以河北大学为第一单位在著名学术期刊《国家科学评论》（National Science Review，NSR）发表题为 “Composition‑engineered intrinsic stability in 2D perovskite optoelectronic synapses for neuromorphic vision” 的研究成果。该工作通过 A 位阳离子合金化精准调控策略，破解卤化物钙钛矿应用于神经形态光电子器件的关键稳定性难题，为构建高效稳定的类脑视觉系统提供全新材料平台。李洪来为论文第一作者兼通讯作者，物理学院硕士研究生李威、西交利物浦大学盛何溶博士为共同第一作者；西交利物浦大学方欲晓、国防科技大学郑玮豪、湖南大学潘安练教授为共同通讯作者。

研究团队采用气相沉积法，成功制备了全组分可调的二维Cs_xRb_1-xPbBr₃钙钛矿纳米片（0≤x≤1），首次系统绘制了Cs-Rb全组分空间的结构-性能相图。通过多维度表征，团队发现当Cs/Rb比例接近0.81:0.19时，材料表现出优异的抗湿性、热稳定性和离子迁移抑制能力。与纯CsPbBr₃或RbPbBr₃相比，Cs_0.81Rb0.19PbBr₃在连续光照、高温环境及长期储存条件下均展现出显著增强的结构鲁棒性。更重要的是，通过引入HfO₂电荷捕获层，团队进一步研制出光致突触器件，成功模拟了生物突触的关键可塑性功能。该突触器件的单次事件能耗低至19飞焦耳，优于或可比于此前报道的多数钙钛矿忆阻器。

为验证器件实际应用潜力，研究人员将实测突触响应导入脉冲神经网络，搭建 ResNetSNN 混合架构。在 FashionMNIST、MNIST 标准数据集上，网络训练与推理准确率可快速收敛至约 90%。面向真实 RGB 图像火灾检测任务，该系统推理准确率可达 85%；连续运行一周，准确率波动小于 1%，无需重新校准与训练。该结果证明材料层面的稳定性优势可以有效传导至神经形态计算系统层面，为安全监控、自动驾驶、机器人视觉等对长期可靠性有严苛要求的场景提供可行技术路径。

该研究得到国家重点研发计划项目、河北省自然科学基金项目、河北大学人才引进经费等资助及河北大学物理科学与技术学院公共测试平台的大力支持。

文章链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag453

（物理科学与技术学院、科学与技术创新研究院 供稿）