材料成形制造研究所邹贵生、刘磊、霍金鹏团队在Nature子刊《Light：Science & Applications》发表高水平学术论文

近日，清华大学机械工程系材料成形制造研究所邹贵生教授、刘磊副教授、霍金鹏助理研究员团队在光学领域顶级期刊Nature子刊《Light: Science &Applications》（影响因子23.4）发表论文《Dual-mode 0D/2D Spatial Asymmetry Optoelectronic Device Enabled by in situ Microzone Femtosecond Laser Deposition》（论文链接：https://doi.org/10.1038/s41377-026-02195-8）。该论文由清华大学作为第一署名单位，22级直博生李泽华为第一作者，刘磊副教授、霍金鹏助理研究员为共同通讯作者。

面向人工智能与类人机器人等应用，高效且多功能的视觉系统需要同时具备高速光探测（photodetector, PD）与类脑视觉感知-存储（neuromorphic vision sensor, NVS）能力。然而，现有方案往往依赖更复杂的器件结构或工艺流程，使得单一器件双模式转换在集成度与制造复杂度之间难以兼顾。

针对上述瓶颈，团队创新性提出微区飞秒激光沉积（Microzone Femtosecond Laser Deposition，M-FLD）：通过聚焦飞秒激光烧蚀微尺度二维黑磷（BP）靶材，实现BP纳米颗粒在器件指定区域的原位、局域沉积，并与MoS2纳米薄膜沟道构建 0D/2D 异质结构。进一步结合 h-BN纳米掩膜对沉积区域进行选择性保护与限定，构建出空间非对称的0D-BP/2D-MoS2结构，为双模式光电转换提供了结构基础。

在器件工作机制上，该空间非对称结构使得器件在不同通电方向下呈现显著差异化光学响应：通过改变 Vds 的方向，器件可在PD模式与NVS模式之间实现可逆转换，避免了额外端口/复杂门控带来的集成负担。器件可感知最高3030 Hz的高频光信号，单次活动的光能耗仅191.2 pJ，在MNIST手写数字识别任务的仿真中实现96.20%的识别准确率。

面向下一代类人智能视觉与高集成光电系统，本工作通过“微区原位制造+单器件双模式可逆切换”，为构建高性能、低能耗且具备规模化潜力的神经形态光电器件提供了新的思路。