Polarity-Tunable Photoresponse in Te0.61Se0.39 Nanowire for Broadband Optoelectronic Logic and Perception 作者：朱丰毅（Fengyi Zhu）、范旭豪（Xuhao Fan）、魏晓涵（Xiaohan Wei）、倪胜（Sheng Ni）、米贤（Shian Mi）、潘长义（Changyi Pan）、关海彪（Haibiao Guan）、刘柳萍（Liuping Liu）、李冠海（Guanhai Li）以及陈晓双（Xiaoshuang Chen） + 另有2位作者

《Coatings》：Polarity-Tunable Photoresponse in Te0.61Se0.39 Nanowire for Broadband Optoelectronic Logic and Perception Fengyi Zhu, Xuhao Fan, Xiaohan Wei, Sheng Ni, Shian Mi, Changyi Pan, Haibiao Guan, Liuping Liu, Guanhai Li and Xiaoshuang Chen + 2 authors

　　摘要 极性可调的光电流提供了一个内在的决策变量，使得在单一设备内实现传感器计算成为可能，超越了简单的强度检测，迈向下一代智能视觉技术。然而，传统的光电探测器受到静态掺杂分布和固定结极性的限制。为了克服这一瓶颈，我们提出了一种Te0.61Se0.39纳米线器件，它通过局部光照下的光载流子扩散具有极性可调的光响应，适用于宽带光电子逻辑运算。通过同时利用时间（脉冲宽度）、空间（光位置）、幅度（光强度）和偏压，我们的极性可调器件能够确定性地实现四种基本的布尔逻辑门（AND、NAND、XNOR、XOR），在可见光到中红外光谱范围内的响应率为1.39 A/W，特定检测率为1.75 × 10^10 Jones。我们进一步通过集成光电子AND和NAND门构建了一个双层复合布尔电路，展示了其可扩展性。这种器件在光编码/解码传输和差分感知等实际应用中表现出广泛的功能适应性。这项工作为低维纳米线中的宽带极性器件树立了一个范例，为光电子逻辑和差分成像应用提供了一个多功能平台。

1. 引言
智能视觉感知正迅速向多功能、高性能系统发展，这些系统不仅能在宽光谱范围内感知光线，还能实现接近传感器或传感器内的信息处理[1,2]。特别是，动态控制光电探测器中载流子的传输——从而调节光电流的极性、幅度和响应时间——对于新兴应用（如光电子计算和差分感知）变得至关重要[3,4]。芯片上的极性光电流的叠加和抵消使得光信息处理能够进行算术运算。两束携带目标信息的相邻光束可以激发极性器件，其光电流可以直接相加或相减以进行光算术运算。因此，边界的移动会导致输出光电流的显著变化，这直接映射了物体的运动，并实现了差分感知，从而消除了冗余的数据传输并提高了效率。低维材料由于其原子级厚度、可调的电子结构和强光-物质相互作用，已成为双极光检测的有希望的平台。通过组成、形态和器件架构可以调整其性质，例如，通过引入硫空位并利用电场控制它们的迁移来调节肖特基势垒[5]，或者利用异质结中的光伏和光热电效应[6]。同时，像WSe2这样的二维材料已被用来构建具有不同光响应时间的感知单元[7]。尽管取得了这些进展，但在单一器件中同时实现极性光响应和差分感知仍然是一个重大挑战[8]。纳米线（NW）由于其一维形态而成为一个有吸引力的选择，它提供了高的表面积与体积比。这种结构有效地限制了载流子，延长了光载流子的寿命并缩短了传输时间[9,10]。然而，大多数当前的光电纳米线探测器主要集中在实现高响应率上，往往以牺牲光电流极性为代价——这是计算感知的一个关键内在属性。通过利用光（时间、空间和幅度）、偏压和器件配置来系统地操纵光载流子的传输，以实现宽带计算类型的感知，这一点尚未得到充分探索[11]。在单一器件中实现极性可调光电流的能力可能会为光电子逻辑和差分感知开辟新的途径。

在这里，我们利用Te0.61Se0.39纳米线的独特性质来填补这一空白。这种窄带隙半导体在室温下具有高迁移率（约120 cm^2·V^-1·s^-1）、高热电性能以及可见光到中红外的吸收[12]，天然支持可切换的漂移和扩散主导的传输。这一性质不仅实现了宽带检测，还在外部激励下支持光电子逻辑[13,14,15,16]。因此，通过光和偏压的对称性操纵实现了极性控制：不对称的光调节光载流子的扩散传输，而偏压控制漂移传输，协同实现了可调的光电流极性。我们证明，通过调节光（时间、空间、幅度）、偏压和器件架构，Te0.61Se0.39纳米线器件天然实现了用于光电子逻辑、光编码和解码传输以及差分成像的极性可调光响应，在可见光到中红外光谱范围内的响应率为1.39 A/W，特定检测率为1.75 × 10^10 Jones。这一策略为宽带极性器件提供了一条通用途径，并证实了它们在现实世界的自供电光电子和成像应用中的可行性。

2. 方法
材料生长。Te纳米线阵列是使用单区CVD系统合成的。高纯度的TeO2放置在管子中心，而Si/SiO2基底则位于上游。系统首先被抽真空，然后充满氩气。随后，管式炉子加热到973–1023 K，保持这个温度15–25分钟，然后自然冷却到室温。接下来，采用封闭式CVD方法：将硒粉放入石英舟中，并将涂有PDMS的Te纳米线基底放置在其附近。抽真空并用氩气净化后，将中心区域加热到250 °C，保持5分钟，然后冷却。最后，通过后处理去除PDMS，得到Te0.61Se0.39合金结构。通过光学显微镜和拉曼光谱（532 nm激发）表征了生长出的纳米线的形态和结晶度。

器件制造和表征。器件是在SiO2/Si基底上制造的，通过热蒸发沉积了Cr/Au（10/70 nm）接触层。使用PDMS印章进行确定性干转移将Te0.61Se0.39纳米线转移到基底上：将剥离的Te0.61Se0.39纳米线放置在预图案化的电极上。原子力显微镜确认了层的连续性、界面接触和纳米线的对齐。除非另有说明，所有测量均在零偏压下进行。

光电流测量和映射。电/光电子测量在实验室环境条件下进行（温度约25 °C，相对湿度约40%–45%）。光束斑点半径约为45 μm。本研究中使用的可见光和红外激光具有相似的光束斑点大小。激发由波长可调激光器提供，波长分别为520、638、940、1064、1310、1550、1650和4050 nm。功率密度（Pd）和频率调制（fM）由函数发生器和衰减器（DG822，RIGOL，25 MHz）设置。时间分辨测量的调制频率为1 Hz，时间响应测量的调制频率为2 kHz。时间分辨光电流使用皮安表和数字示波器（PicoScope Pico Technology）记录，其中上升和下降时间按照标准的10%–90%约定定义。使用一阶近似f3dB = 0.35/τr，测量值（117–139 μs）给出的带宽约为2.5–3.0 kHz。空间光电流图（SPCM）是通过在电动x-y舞台上扫描聚焦光束并使用锁相检测获得的，扫描步长为1 μm。对于成像，扫描步长为0.5 μm。从这些数据中我们提取了（i）空间编码的极性，（ii）上升/下降时间，以及（iii）功率定律（Iph ∝ Pdα）。

逻辑阈值选择和噪声裕度分析。逻辑阈值的选择遵循三个原则：阈值必须显著高于暗电流以避免噪声引起的错误；它必须低于最小有效光电流以确保足够的逻辑裕度；并且它必须在不同的逻辑门中保持一致，以便于系统集成。根据我们的测量，暗电流约为10 nA，二元逻辑操作的最小有效光电流约为1.5 μA。我们保守地将逻辑阈值设定为±1 μA，提供了大约100倍于暗电流的噪声裕度。对于复合逻辑操作，阈值调整为±2.5 μA，以适应级联配置中的信号衰减。这些阈值在整个逻辑演示中始终得到应用。

3. 结果
图1a展示了具有宽带极性光响应的全天计算型探测器的设计概念，它利用其内在的极性光响应来实现直接加法或减法（光电子逻辑）操作，用于检测和模拟预处理。图1b展示了我们的Te0.61Se0.39纳米线极性器件的整体设计，其中使用两个不同的照明点来研究局部照明如何影响其极性光响应中的光载流子传输。下图示意图说明了扩散传输：照明产生电子-空穴对（n(x)），并产生温度梯度（T(x)）[17]；这两者都取决于照明位置[18]。图1c中的零偏压光电流映射显示了纳米线两端的相反光电流极性，IphL/IphR比为-1.27。这种光载流子浓度和温度梯度直接解释了相反的光电流，与光热电（PTE）效应一致[19,20]。图1. 提出的Te0.61Se0.39纳米线极性探测器及其特性。(a) 宽带极性器件的示意图展示了白天和黑夜条件下的差分感知。(b) 在光输入A、B和Vi下的Te0.61Se0.39极性光电探测器的示意图。左图：通过电子-声子耦合和弛豫（辐射?ω和非辐射?Ω）进行基波光子吸收；右图：在零偏压下由光载流子密度n(x)和温度T(x)梯度驱动的反双极扩散传输。(c) 光电流极性及其在器件通道上的对应光电流映射。(d) Te0.61Se0.39纳米线的AFM图像显示其厚度为0.37 μm。(e) EDS映射显示Te和Se的均匀空间分布。(f) Te0.61Se0.39纳米线的EDS光谱显示Se-L（1.38 keV）和Te-Lα（3.79 keV）的明显峰值，表明Te:Se的原子比约为61%:39%，与名义组成一致。器件的结构和组成均匀性通过原子力显微镜（AFM）和能量色散X射线光谱（EDS）进行了系统表征，如图1d–f所示。图1d中的AFM高度剖面显示了一维形态，纳米线沿线的厚度约为0.37 μm，表明表面光滑且截面一致，这对于可重复的电荷传输和光响应至关重要。图1e展示了EDS元素映射，显示了整个纳米线上Te和Se的均匀空间分布，没有可检测的聚集或相分离。这种组成均匀性对于保持空间不变的带结构和一致的光电性能至关重要。EDS光谱进一步确认了均匀的（图1f）接近化学计量的Te0.61Se0.39纳米线（Te:Se ≈ 0.61:0.39）。特征性的Se-L（1.38 keV）和Te-Lα（3.79 keV）峰值及其一致的强度证实了生长出的Te0.61Se0.39纳米线的高质量一维结构（参见补充图S1中的显微镜图像和拉曼光谱）[20]。高质量的器件制备为在室温下研究极性光响应提供了理想平台。

接下来，我们展示了该器件在黑暗中和在1550 nm照明（功率密度：1430 mW/cm2）下的电流-电压特性，点A和B。光电流（Iph）定义为Iph = Ilight ? Idark，它强烈依赖于施加的偏压和光照位置。在图2a中，当偏压从-0.02 V增加到0.02 V时，照明点A产生的光电流从2.5 μA变化到12.5 μA。在局部激光照射下，产生电子-空穴对，强烈的电子-声子弛豫导致来自照明点的温度梯度[21]。光响应主要来源于由浓度和温度梯度驱动的载流子扩散，从而在激发区域产生正光电流。Iph的极性不仅取决于激光位置，还取决于施加的偏压，这说明了在施加偏压下的漂移驱动传输（见补充图S8）。在图2b中，扩散和漂移传输之间的竞争中，照明点A在正向偏压下产生正光电流，范围从-0.02 V到0.02 V。相比之下，图2c中照明点B在正向偏压下产生负光电流，范围从-7.9 μA到-1.5 μA。这也表明，在图2d中扩散和漂移传输之间的竞争中，照明点B在正向偏压下产生负光电流。当同时照明点A和B时，图2e中的净光电流可以从-5.4 μA调节到11 μA，而暗电流保持在-1 μA到1 μA的范围内。在两个激光位置和施加的偏压的共同作用下，图2f中的扩散和漂移传输之间的竞争导致了可调的双极光电流。图2.Te0.61Se0.39纳米线（NW）极性探测器的光电特性分析。(a) 在黑暗中和1550纳米光照射下，该器件在点A处的电流-电压曲线。(b) 在点A处进行局部光照会诱导载流子密度和温度的空间梯度，从而在偏压下产生可调的正光电流。(c) 在黑暗中和1550纳米光照射下，该器件在点B处的电流-电压曲线。(d) 在点B处进行局部光照会生成载流子密度和温度的空间梯度，从而在偏压下产生可调的负光电流。(e) 在黑暗中和1550纳米光照射下，该器件在点A和B处的电流-电压曲线。(f) 在点A和B同时进行光照会创建载流子密度和温度的空间梯度，从而在偏压下产生可调的双极光电流。(g) 在点A和B处，极性光电流与520纳米和1550纳米入射功率成线性关系（Iph ∝ Pα，α ≈ 1）。(h) 在520-4050纳米光照射下，点B处的时间分辨负光电流。(i) 在1550纳米光照射下，该器件的零偏压电阻（左轴）和光检测度（右轴）。光电流极性与入射功率呈线性关系（Iph ∝ Pα，α ≈ 1，见图2g和补充图S4、S5），表明极性光响应在宽广的强度范围内保持稳定且可连续调节——这是实现光电逻辑的关键特性[22]。响应度（R）和特定检测度（D*）是光电逻辑器件的基本属性。此外，图2h中在520纳米、1064纳米、1550纳米和4050纳米光照射下，零偏压时的时间分辨光电流在点B处始终呈现从-0.2到-6微安的可调负电流。这种从可见光到中红外范围的重复极性行为，并受光照位置控制，证明了在给定位置上的光电流极性与波长无关。这些结果表明，偏压和激光位置不仅可以有效控制光电流的大小，还可以控制其极性。如图2i所示，我们使用这两个关键指标定量评估了零偏压条件下的光响应特性。该器件的有效面积为2.1 × 10^-7平方厘米，暗电流（Idark）为6.36纳安。计算得到的R = 1.39 A/W和D* = 1.75 × 10^10 Jones值展示了我们器件的出色检测能力（见补充图S6和S7）。为确保器件一致性，我们在相同条件下制造了另外五个代表性器件（D1-D5）。所有五个器件均表现出：(i) 稳定的1赫兹光响应，波动小于7.1%；(ii) 在±0.02伏特范围内几乎线性的I-V曲线；(iii) 一致的上升/下降时间在118-148微秒之间；以及(iv) 线性的I-P依赖性（α ≈ 0.97–0.99），变化可忽略不计。这些结果共同证明了出色的重复性和器件间的均匀性（见补充图S14–S18）。如图3a所示，使用两束输入光（A和B）分别激发Te0.61Se0.39 NW器件的左侧和右侧，以实现XOR门操作。“输入A/B = 1/0”对应于启用/禁用317毫瓦/平方厘米的光功率密度。当光输入序列为0-0、0-1、1-1、1-0时，我们的器件产生输出序列Y = 0、1、0、1（见图3b）。相应的光电流在零偏压下分别为-0.02微安、-2.6微安、0.1微安和2微安。绝对光电流超过|±1|微安的被定义为逻辑“1”，而低于此阈值的被定义为逻辑“0”（详见补充图S9中的真值表）。这为通过光电控制实现逻辑计算提供了可行的途径。图3c展示了AND逻辑门的配置，其中光输入A在施加偏压的情况下照射Te0.61Se0.39 NW的左侧[23,24]。“输入Vi = 1/0”和“输入A = 1/0”分别表示启用/禁用0.01伏特的偏压和85毫瓦/平方厘米的光功率密度。当输入序列为0-0、0-1、1-0、1-1时，我们的器件产生输出序列Y = 0、0、0、1（见图3d）。相应的光电流分别为-0.02微安、0.5微安、0.8微安和1.9微安。同样使用|±1|微安的阈值来区分逻辑“1”和“0”，从而提供了通过光电控制实现逻辑计算的器件平台。随后，Te0.61Se0.39 NW通过一个中央共享的漏极电极作为NAND逻辑门（见图3e），将两个源极终端配置为并行光电流收集器（见补充图S11）[25]。施加0.04伏特的偏压，产生约2微安的参考电流。“输入A/B = 1/0”对应于启用/禁用67毫瓦/平方厘米的光功率密度。当光输入序列为0-0、0-1、1-0、1-1时，输出为Y = 1、1、1、0（见图3f）。相应的光电流分别为2微安、1.5微安、1.4微安和0.6微安，输出逻辑电平同样使用|±1|微安的阈值来确定（见补充图S10中的真值表）。图3. Te0.61Se0.39 NW极性器件用于光电逻辑操作。(a,b) Te0.61Se0.39 NW器件在点A（漏极）和点B（源极）处被调制光照射，输入A（“0011”）和输入B（“0110”）时输出光电流序列为“0101”，确认了光电XOR门的功能。输入A和B的绿色圆圈代表光照，而红色圆圈代表电压的施加。(c,d) 使用混合光输入A和电输入Vi实现AND门。输出光电流“0001”对应于输入A（“0011”）和输入Vi（“0101”）。(e,f) 具有中心漏极和双侧源极的NAND逻辑器件。在预设的0.04伏偏压下，输入A（“0011”）和B（“0101”）时输出“1110”，实现了NAND门。(g–i) 通过集成两个独立的Te0.61Se0.39 NW器件实现了复合逻辑(A·B)’·C电路(g) 相应的输出光电流(h) 和真值表(i)，展示了可扩展的复合光电逻辑电路在纳米线中的实现。具体来说，我们通过集成一个NAND门和一个AND门创建了一个能够实现逻辑表达式(A·B)’·C的功能模块（见图3g，补充图S12中的光学显微镜图像）。NAND逻辑操作首先在初始器件层实现，其中两个光输入A和B在0.04伏偏压下转换为电信号。NAND操作产生的电信号随后作为其中一个输入传递到下一层，与第三个光输入C一起执行AND操作。这里，“输入A/B = 1/0”对应于启用/禁用240毫瓦/平方厘米的光功率密度。当光输入序列为0-0-0、0-0-1、0-1-0、0-1-0、1-0-1、1-0-1、1-1-1、1-1-1时，输出分别为Y = 0、0、0、0、1、1、1（见图3h）[26]。相应的光电流分别为2微安、1.6微安、1.5微安、0.5微安、3.5微安、3微安、2.3微安，输出逻辑电平同样使用|±2.5|微安的阈值来确定（见图3i中的真值表）。我们的Te0.61Se0.39 NW极性器件通过单一和可扩展的复合光电逻辑电路成功展示了布尔逻辑操作，这有助于开发用于传感器内的计算硬件。为了进一步评估Te0.61Se0.39 NW极性器件的检测能力，我们使用638纳米光实现了极性成像系统（见图4a）。该系统包括激光源、准直器、样品掩模、斩波器和极性探测器。掩模由高精度步进电机驱动，沿水平（x）和垂直（y）轴逐点扫描，覆盖整个物体区域。调制光电流和相应的掩模坐标（x, y）由软件控制的计算机记录下来。利用该系统，获得了金属“est”图案的高清晰度原始图像和分辨出极性的图像，638纳米光下的空间分辨率优于0.5毫米。Te0.61Se0.39 NW器件在光照射下保持了完整的XNOR功能。图4. Te0.61Se0.39 NW极性器件用于成像和编码/解码传输。(a) 使用我们的设备进行极性成像，成像像素显示了物体“est”的掩模以及点A处的负图像和点B处的正图像。(b) 在四种输入状态下，逻辑XNOR门的输出电流。当A和B点处有调制光输入时，器件产生输出光电流序列“1001”，对应于输入序列A（“0011”）和B（“0110”），证明了其信息编码能力。(c) 原始ASCII信号“e–s–t”（i）作为输入A，密钥作为输入B，通过XNOR门处理后（ii）进行编码/解码（iii）传输信号。(d) 经过编码和解码过程的光传输成像数据。(i) 显示原始图像，(ii) 显示XNOR操作后的编码图像，(iii) 显示第二次XNOR操作后的解码图像。随后，我们使用Te0.61Se0.39 NW作为光电逻辑门实现了编码/解码方案。如图4b所示，我们使用了图3e中展示的器件架构，在-0.03伏偏压下作为XNOR门操作。对于光输入序列A–B = 0-0、0-1、1-0、1-1，器件产生输出Y = 1、0、0、1（见图3d）。相应的光电流分别为-1.5微安、-0.2微安、-0.1微安和1.5微安。这里，当绝对光电流超过|±1|微安的阈值时，输出定义为逻辑“1”，否则定义为逻辑“0”。如图4c所示，原始输入信号“e-s-t”被编码为8位ASCII二进制序列（“01100101-01110011-01110100”作为输入A，而通过伯努利分布函数生成的密钥序列“01111010”作为输入B。这两个信号——物体“e-s-t”（图4c(i)）作为输入A和密钥作为输入B——被输入到XNOR逻辑门中，产生了编码后的输出“11100000-11110110-11110001”（图4c(ii)）。然后，相同的编码信号与原始密钥一起重新输入到XNOR门中，成功恢复了原始的“e-s-t”字母（图4c(iii)），从而证明了双向编码和解码操作。因此，Te0.61Se0.39 NW器件通过光照射保持了完整的XNOR功能。在此基础上，我们进一步开发了用于光传输的编码/解码成像（见图4d）。手的图像以矩阵形式作为输入A（图4d(i)），密钥由伯努利分布函数生成作为输入B。使用XNOR门，我们产生了图4d(ii)中显示的编码图像。然后通过相同的XNOR门反向处理解码数据，得到了与原始图像非常接近的解码图像（图4d(iii)）。使用极性器件成功演示了编码/解码传输，强烈支持了Te0.61Se0.39 NW在可见光到中红外范围内的光电逻辑平台的通用性和可扩展性。基于帧的深度相机无法实现本质上的差分感知，因为它们依赖于完整数据帧的连续检测、传输和处理。如图5a所示，基于帧的深度相机D435i必须经过四个步骤来进行运动识别和边缘提取。(i) 在白天和夜间条件下使用可见光和红外模块检测物体；(ii) 将帧数据从相机传输到后端；(iii) 从每个帧中选择峰值灰度梯度；(iv) 应用形态学边缘滤波算法来提取像素块的边缘[27]。图5b展示了基于帧的深度相机在可见光到红外光谱范围内静态和动态条件下获取的图像。除了目标手部信息外，深度相机还捕获了整个场景，产生了大量冗余数据，这与对便携性和效率的需求相矛盾。图5. 使用Te0.61Se0.39 NW极性器件实现差分感知。(a) 基于帧的相机的图像采集过程：检测、传输、过滤和特征提取。(b) 基于帧的相机在可见光到红外光谱范围内捕获的静态和动态图像。(c,d) 通过AND逻辑门提取静态手部轮廓。从手部反射的激光扫描光在AND门的源极或漏极侧作为输入A或输入B被收集。偏置输入V?从背景中提取出静态的手部信号，生成一个负或正光电流的高对比度图像。 (e) 使用XOR逻辑门进行动态差分提取。从移动的手部反射出的两束激光扫描光在零偏置下作为输入A和B被接收在XOR门的源极和漏极侧，通过互补的正负光电流产生手部的边缘轮廓。为了展示我们的极性设备在差分感知方面的优势，我们设计了使用Te0.61Se0.39 NW设备的静态目标和动态边缘提取实验。首先，使用AND逻辑设备进行了静态目标提取。对于输入序列A-Vi = 0-0、0-1、1-0和1-1，相应的输出分别为Y = 0、0、0和1（见图3c）。在这种设置中，激光产生的扫描光被手部反射后，作为输入信号A被接收在AND逻辑设备的源极侧。由于手部反射的光信号比背景反射的光信号更强，我们使用了?0.003 V的偏置输入Vi来提取静态手部信号（见图5c）。逻辑“0”输出对应于背景噪声，而逻辑“1”代表目标手部。提取出的手部轮廓对应于负光电流信号（逻辑“1”），其轮廓清晰可见，背景噪声被有效抑制[28]。当反射的扫描光切换到AND门的漏极侧并施加+0.003 V的正偏置时，手部信号同样以正光电流模式被提取出来（见图5d）。这些结果证明了我们的AND逻辑设备能够在静态场景中仅提取目标信号，同时有效去除背景噪声。为了验证动态条件下的差分感知能力，我们使用XOR门通过光学输入A和B进行边缘提取。对于光学输入序列A-B = 0-0、0-1、1-1和1-0，相应的输出分别为Y = 0、1、0和1（见图3b）。两束具有轻微角度分离的扫描激光光被手部反射后，分别作为输入信号A和B被收集在XOR逻辑设备的源极和漏极侧。在这种配置下，“1”的输出对应于手部的边缘轮廓，而“0”代表中心区域和背景。从质量上看，这种方法与传统基于帧的成像不同，后者需要连续的数据传输和后处理来提取边缘；相比之下，我们的设备通过内置的XOR逻辑在感知阶段直接输出边缘轮廓，减少了数据流量并抑制了噪声。总体而言，这些结果建立了一个基于宽带极性可调光检测的低维纳米线的多功能传感器计算平台，为高级传感器处理任务（如差分感知和边缘检测）铺平了道路[29]。4. 结论总之，我们成功开发了一种基于Te0.61Se0.39 NW的极性可调设备，该设备通过调节光和偏置来控制由扩散漂移主导的载流子传输的相对贡献。该设备表现出从可见光到中波红外区域的宽带光响应，响应度为1.39 A/W，检测度为1.75 × 10^10 Jones。通过系统地控制光（时间、空间和幅度）、偏置和设备配置，我们在极性设备中成功实现了四种基本的布尔逻辑运算：AND、NAND、XNOR和XOR。在此基础上，我们进一步实现了两层复合逻辑函数Y = (A·B)’·C，证实了该平台的可扩展性。更重要的是，我们还使用Te0.61Se0.39 NW设备实现了光学编码/解码以及差分感知和边缘提取。这些结果突显了其在宽带光检测和传感器内图像处理应用中的强大潜力。补充材料以下支持信息可以在以下链接下载：https://www.mdpi.com/article/10.3390/coatings16050534/s1。