NSR | 突破偏振视觉感知极限！天津大学团队提出仿生神经形态偏振视觉新策略

图1 生物偏振视觉与仿生神经形态偏振视觉概念示意

传统视觉系统主要依赖光强信息，而偏振信息能够提供额外的环境特征，使生物视觉系统具备更加丰富的感知能力。生物体系利用偏振视觉进行方向判断和目标识别，为未来智能视觉技术提供了新的发展方向。

然而，人工偏振探测技术仍面临诸多挑战：

• 偏振分辨能力有限：材料本征二色比不足，限制了偏振信息提取精度；

• 大面积制备困难：高质量有机单晶难以实现规模化、均匀化生长，影响器件一致性；

• 感知与计算难融合：传统器件难以同时实现高偏振分辨和突触神经形态功能。

如何兼顾规模化制备、高偏振分辨以及类脑计算能力，成为该领域亟待突破的关键问题。

针对上述挑战，研究团队提出PVA辅助双相浸渍提拉策略：一方面，PVA能够调控界面成核过程，促进大面积均匀超薄有机单晶连续生长；另一方面，PVA富含羟基结构，可提供有效电荷捕获位点，通过各向异性电荷捕获增强偏振响应，从而突破材料自身各向异性对偏振分辨能力的限制。

该策略不仅解决了有机单晶材料制备难题，也为构建高性能仿生偏振视觉器件提供了新的界面设计路径。

基于该策略构建的偏振视觉器件展现出优异性能：

（1） 超高偏振分辨能力

器件二色比（DR）提升至 10³以上，二色比变异系数低至 7.3%，大面积阵列器件表现出良好的均匀性，实现了高精度偏振信息识别。

（2）卓越神经形态响应能力

器件表现出显著的突触可塑性特征，配对脉冲促进（PPF）达到 6594%，光电流调制范围超过 10⁵，能够模拟生物突触的信息处理过程。

（3） 超低功耗运行

单次突触事件能耗仅约 1 aJ，接近生物突触能耗水平，为构建低功耗类脑视觉系统提供了可能。

图2 突破偏振识别极限的器件性能展示

该研究实现了从有机半导体材料生长调控到神经形态偏振视觉硬件构建的有效连接，推动了新型智能视觉器件的发展。未来，该器件体系有望应用于仿生偏振机器视觉、边缘端感存算一体化硬件、新型偏振成像与探测系统。