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多功能一體化的光電邏輯門（OLEGs）可快速實(shí)現(xiàn)信息處理和傳輸，在通訊技術(shù)、人工智能和計(jì)算系統(tǒng)等領(lǐng)域頗有潛力。具有差異性光電響應(yīng)的光電探測(cè)器是OLEGs的重要組成部分。通常，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光電探測(cè)器需要構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)或結(jié)合多種光-電輸入形式才能夠?qū)崿F(xiàn)差異化光電響應(yīng)，增加了器件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

鐵電材料是具有自發(fā)極化并且自發(fā)極化可隨外電場(chǎng)重新取向的功能材料，在光場(chǎng)作用下具有反常光伏效應(yīng)和光致熱釋電效應(yīng)，且其大小和方向依賴鐵電極化，為通過鐵電極化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)OLEGs提供了可能。

中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員易志國團(tuán)隊(duì)在多功能一體化鐵電光電邏輯器件研究方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)采用將金屬Ti粉與0.5Ba(Zr_0.2Ti_0.8)O₃-0.5(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃ (BZT-BCT)陶瓷粉末混合的共燒技術(shù)，制備出Ti³⁺自摻雜的BZT-BCT陶瓷晶片。這一陶瓷晶片同時(shí)具有明顯的光伏響應(yīng)和光致熱釋電響應(yīng)，Ti粉含量為3%的樣品BZT-BCT-3T，比純BZT-BCT陶瓷光電性能提升2.5倍左右。

進(jìn)一步，該研究在BZT-BCT-3T陶瓷表面設(shè)計(jì)了平面三電極結(jié)構(gòu)，并對(duì)三個(gè)電極的間隙區(qū)域進(jìn)行差異性極化。在可控激光照射下，輸出電路實(shí)現(xiàn)了區(qū)域依賴的光電流響應(yīng)；在LED全區(qū)域照射下，輸出電路產(chǎn)生穩(wěn)定的光伏電流。以此為基礎(chǔ)，研究在單一陶瓷晶片表面實(shí)現(xiàn)了五種全光控的光電邏輯門即AND、OR、NOT、NAND和NOR。

這一成果具有器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)以及通過極化控制實(shí)現(xiàn)差異性光電流方案的普適性，有望拓展至其他鐵電材料體系。

近日，相關(guān)研究成果以All light controlled five state logic gates on a ferroelectric ceramic chip為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)會(huì)員項(xiàng)目等的支持。

平面三電極結(jié)構(gòu)光電性能表征