麥姆斯咨詢獲悉，近日，電子科技大學基礎與前沿研究院巫江教授團隊聯合哈爾濱工業大學（深圳）陳怡沐教授在Advanced Materials發表題為“High-Fidelity and Low-Latency Machine Vision via Manipulation of Contact Potential Behaviors at Perovskite Hetero-Interfaces”的研究論文。基礎與前沿研究院2023級博士研究生周翔宇為論文的第一作者，沈凱副研究員、任武洋副研究員、陳怡沐教授和任翱博研究員為論文共同通訊作者，基礎與前沿研究院為論文第一單位。
人工智能驅動的機器視覺技術正在改變工業檢測、醫療診斷與交通監控等領域的感知范式，這對其核心硬件（圖像傳感器）提出了高保真與低延遲的雙重要求。鹵化物鈣鈦礦因其優異的光電性能、可調諧禁帶寬度和可溶液加工等優勢，被視為新一代機器視覺硬件的理想感知材料。然而，鈣鈦礦光電探測技術長期面臨著“效率-速度”的權衡問題：實現高外量子效率（EQE）通常需要增加吸收層厚度以增強光吸收，但同時會延長載流子傳輸時間，導致響應速度受限，難以滿足高速動態場景的實時感知需求，制約了其在高保真、低延遲智能視覺系統中的應用。因此，如何在保證高量子效率的同時實現器件超快響應是鈣鈦礦光電探測領域亟待解決的關鍵問題。
針對這一難題，本研究明晰了在高EQE條件下（>80%）限制器件響應速度的根本物理機制，即響應時間主要由載流子輸運過程決定，而非傳統的電阻-電容時間常數限制，從而提出了一種基于偶極分子修飾的界面接觸電勢調控策略。該策略通過設計并引入具有強極化能力的偶極分子修飾層，有效改善了界面電荷分布，增強了異質界面的電勢差并均勻化了電勢分布，最終抑制了非輻射復合并大幅加速了載流子輸運。優化后的鈣鈦礦光電探測器件能夠同時達到超過88%的EQE和25.7 MHz的高帶寬（響應時間為23.8ns），成功實現了對于高速旋轉物體的無拖影成像，展現出優異的高保真與低延遲機器視覺能力。
圖1. 視覺器件響應機制分析及關鍵性能參數對比
本研究從器件物理出發，系統闡明了界面接觸電勢調控對于突破“效率-速度”權衡問題的物理機制，該高保真和低延遲探測器件進一步靠近了視覺器件響應速度極限，為人工智能時代的新型高性能視覺探測技術提供了核心器件支撐。
https://doi.org/10.1002/adma.202520157
