近日，中国科学技术大学集成电路学院孙海定教授团队联合加拿大麦吉尔大学、澳大利亚国立大学、浙江大学、英国剑桥大学及武汉大学等多所高校的科研团队，成功研制出首个集成光传感、存储与处理“三合一”功能的光电二极管。相关研究成果于3月20日发表在国际知名期刊《自然·电子学》

传统PN结二极管受限于半导体物理机制，通常只能执行单一功能。为实现复杂视觉任务，现有方案往往依赖多端器件或系统级集成，导致硬件架构复杂、功耗增加等瓶颈。针对这一挑战，研究团队创新性地提出基于能带工程的PN结设计方案，在氮化镓基PN结中引入宽带隙n-AlGaN层，形成局域“电荷存储层”。通过简单调节外部偏压，单个器件即可在光电感知、光电突触和光电存储三种模式间自由切换。

为验证应用潜力，团队基于10×10阵列构建了类脑视觉相机演示系统。在针对Fashion-MNIST数据集的测试中，该系统无需外部处理单元，仅通过偏压调节即可原位完成图像感知、降噪与分类全流程。测试结果显示，图像识别准确率从降噪前的不足60%跃升至超过95%。

该器件制造高度兼容现有硅基半导体工艺，不仅为破解传统视觉传感器高功耗与数据延迟问题提供了新思路，也为下一代低功耗边缘计算视觉终端、类脑计算芯片及智能机器视觉系统的研发提供了极具潜力的硬件解决方案。