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新聞詳情
新型鐵電可重構同質(zhì)結微型計算光譜儀實現(xiàn)動態(tài)實時感知上海自動化儀表四廠國際學術期刊《先進材料》(Advanced Materials)發(fā)表了一項關于微型計算光 譜儀的研究成果。該研究提出了一種基于鐵電可重構WSe?同質(zhì)結的微型計算光譜平臺， 上海自動化儀表四廠為實現(xiàn)小型化、低功耗、實時的動態(tài)光譜感知提供了新的器件方案。
光譜監(jiān)測在化學分析、環(huán)境監(jiān)測等領域不可或缺，但傳統(tǒng)高精度光譜儀體積大、功耗高且存 在數(shù)據(jù)處理延遲，難以滿足移動場景下的實時監(jiān)測需求。計算重構型光譜儀通過探測器端編碼與 算法端重構來減少對復雜光學元件的依賴，是系統(tǒng)小型化的重要方向，其核心在于構建可調(diào)的光 譜響應函數(shù)庫。
研究團隊通過在二維半導體WSe?的同質(zhì)結構中引入鐵電調(diào)控，構建出一個緊湊且可重構的光 譜感知平臺。利用鐵電裂柵施加互補電壓，可在同一二維通道內(nèi)實現(xiàn)空間可重構的PN/NP同質(zhì)結。 鐵電極化的非易失特性使得結區(qū)剖面與器件光譜響應能夠被重復寫入和擦除，從而形成可靈活調(diào) 用的編碼響應函數(shù)庫。該平臺設計了快響應與慢響應分支協(xié)同的工作機制，具備非易失、近零功 耗的待機監(jiān)測模式，以及面向動態(tài)光譜重構的主動測量模式。
為實現(xiàn)動態(tài)實時感知，研究提出了事件驅(qū)動的檢測策略。在待機模式下，器件憑借預極化的 雙結結構以近零功耗持續(xù)監(jiān)測光譜變化；一旦檢測到變化，系統(tǒng)立即觸發(fā)并切換至主動模式，通 過柵壓掃描和編碼響應矩陣完成快速光譜重構。實驗表明，該系統(tǒng)的響應延遲約為32微秒，光譜 靈敏度覆蓋450納米至950納米，并成功通過監(jiān)測VO?薄膜相變過程中的反射光譜變化，驗證了其 動態(tài)光譜檢測能力。
上海自動化儀表三廠該工作將鐵電材料的非易失可重構性與事件驅(qū)動的智能感知機制相結合 ，為開發(fā)下一代緊湊、低功耗、能實時跟蹤光譜變化的計算重構型微型光譜系統(tǒng)提供了新路徑， 上海自動化儀表三廠在環(huán)境監(jiān)測、生物傳感、工業(yè)在線質(zhì)檢等需現(xiàn)場實時分析的領域具有應用潛 力。
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