器件

ISMC材料体系历经三个阶段迭代(图8)：2000年前为基础奠基阶段，以硅基、金属氧化物材料为主，完成单功能器件验证；

通过化学交联、离子化、梯度结构、复合填料和多层器件设计，纤维素体系已能够在较宽环境条件下获得具有竞争力的电压和电流，并完成从单元发电到电源、传感和预警系统的功能跨越。

IV纤维素水伏发电的材料与器件设计框架

IV纤维素水伏发电的材料与器件设计框架作者将研究进展按四种能量来源进行分类，并在每一类中进一步区分纯纤维素体系和纤维素复合体系。

I器件结构与建模

与依赖光照或温差的传统能量采集技术相比，水伏发电具有环境适应范围广、器件结构简单、可直接耦合自然水循环等特点，为分布式、低功耗和自供能电子器件提供了新的能源解决方案。

除总结现有成果外，本文通过整合性能对照表进行系统级基准评估，明确关联材料组成与器件结构对输出功率、运行稳定性及典型应用场景(如供能电源、自供电传感器与环境监测)的影响，从而提出可落地的设计准则。

按MEG、EEG、OEG和DEG分类，并从纯纤维素、复合材料及器件结构等层面总结性能优化策略。

电子与光电子器件的研究、制备、分析及其优化

缺陷钝化与光学调控结合，显著提升效率潜能：结合校准模拟与数据驱动型Shockley–Queisser分析开展分步优化，结果表明通过靶向缺陷钝化与光学优化，器件效率潜力可突破35%。

罗马第二大学AldoDiCarlo等人构建了一套集成校准光学模拟、漂移–扩散器件建模与Shockley–Queisser(SQ)理论的模拟方法，并引入外部数据库提取的经验非辐射复合因子。

BTP-eC9对照与PDCC处理器件的J–V曲线，c)对应的EQE曲线。

b)BTP-eC9薄膜和c)PDCC处理的BTP-eC9薄膜的温度依赖紫外–可见吸收光谱。

d)基于o-二甲苯(o-XY)溶剂加工的对照与PDCC处理器件的J–V曲线。

j)对照与PDCC处理器件的光稳定性测试结果。

在持续光照(100mWcm⁻²，N₂气氛)条件下，PDCC处理器件在600小时后仍可保持约72.9%的初始效率，而对照器件仅为60.2%；

在载流子输运方面，photo-CELIV与SCLC测试结果均显示，PDCC处理器件具有更高的电子与空穴迁移率，同时载流子迁移率更加均衡(空穴/电子比值更接近1)。

外量子效率(EQE)结果显示，在450–850nm范围内，PDCC处理器件的光响应整体增强，与JSC提升保持一致，证明其在光吸收与载流子产生方面的协同优化作用。

进一步通过瞬态光电压/电流(TPV/TPC)分析电荷动力学，结果显示PDCC处理器件具有更快的电荷提取速度和更长的载流子寿命，说明其在传输过程中复合损失更低。

经不同温度下OAA和CSA退火处理的Sb₂S₃器件的性能参数。

全空气高效器件，创纪录突破：首次报道了全空气环境下制备的7.17%最高效率，相比N₂气氛下退火的Sb₂S₃器件效率提升40.3%。

器件层面，文章重点讨论了电导依赖型与非依赖型两种仿生神经元模型，深入分析了离子迁移、相变、碰撞电离、电荷捕获及掺杂等五种人工神经元器件工作机制，并系统梳理了导电细丝、相变、铁电、自旋电子、电荷调制等五类突触工作机制及其性能评估指标。

图5分类展示了基于二维材料的人工神经元器件的五种核心工作机制。

北京交通大学邓涛&清华大学田禾等人系统综述了基于二维材料的新型人工神经元与突触器件的最新研究进展。

图14展示了人工神经元与突触器件在逻辑运算中的直接应用。

图中还展示了突触后膜对兴奋性与抑制性刺激的电位响应，为后续人工神经元与突触器件的仿生设计奠定了理论基础。

最后，对人工神经元和突触在器件和系统层面的局限性进行了系统分析，并绘制了迈向更高效、多功能类脑芯片的发展路线图。

这些研究表明，人工神经元与突触器件有望在保证高集成密度与计算效率的同时，实现逻辑运算与神经形态计算的深度融合。

V总结本综述系统梳理了基于二维材料的人工神经元与突触器件的研究进展。

本综述系统梳理了基于二维材料的人工神经元与突触器件的研究进展。

基于光学响应与电荷输运机制的典型传感器件及原理。

基于静电纺丝制备取向压电纳米纤维的柔性传感器件。

(3)纳米复合材料与柔性传感器件。

循环拉伸实验和宏观承载测试显示水凝胶具有优异的可恢复性、耐久性和结构完整性，为柔性传感器器件提供可靠支撑。

其中，利用光信号高带宽、快速传输、低能耗的优势，结合有机半导体材料柔性、可溶液加工及适于大面积制造的特点，基于有机光晶体管的光子突触器件近年来备受关注。

受此启发，图1c展示了基于有机光晶体管的人工光子突触器件结构：其中，光信号扮演了“刺激”的角色，源/漏电极分别对应突触前膜与突触后膜，而导电沟道中的电流则模拟了神经递质传递的信息。

研究者展示了基于三元异质结构的光子突触器件，其具有波长依赖和刺激时刻依赖两种并行突触特性，实现了83.3%的人脸识别率，并在49天测试和1000次弯曲后保持稳定性能。

研究者通过将钙钛矿、量子点、纳米纤维、碳纳米管等纳米材料与高性能有机半导体复合，构建了有机-无机杂化异质结，实现了低能耗、高性能的光子突触器件。

最后，基于分子和超分子层面的分级限域效应，作者从手性大环化合物的分子结构设计、组装策略创新、超分子手性传递与放大的机制认识、以及圆偏振发光器件的构筑等方面对该领域的未来研究方向和应用前景进行了总结与展望。

e)本工作所用大面积组件的器件结构示意图及实物照片。

从器件性能随温度的变化来看(图2)，开放退火器件在320°C达到最佳(转换效率3.64%)，超过350°C后性能急剧衰退，380°C完全失效。

图1a展示了24.6%认证效率器件的完整堆叠：从上到下包括减反层、透明电极、电子传输层、钙钛矿顶电池、隧穿复合层、CIGS底电池与背电极。

团队通过“协同界面调控”与高精度有机半导体图案化技术的深度融合，让制备的OTFT阵列同时兼具优异的电学性能、良好的器件均一性和超高集成密度，为有机半导体器件的高密度集成提供了全新解决方案。

尽管光刻技术是微电子领域高精度图案化的核心技术，拥有不可替代的优势，但其工艺中的溶剂和化学过程易对有机半导体造成损伤，无法直接应用于有机半导体器件制造。

该研究成功实现了OTFT阵列与OLED发光单元的系统级集成，为构筑高分辨率柔性显示器件以及下一代可穿戴电子系统提供了重要技术基础。

该路线始于二维忆阻器的基础研究，随后演化为基于多种物理机制的器件平台，成功实现了对生物突触与神经元功能的模拟。

神经元器件在功能复杂性(阈值特性、积分发放、不应期、跨模态感知)上的研究相对滞后；

n,o掺杂神经元：nMoS₂神经元器件示意图及阈值切换机制。

图10d–f以树皮为原料，经碱化和结构致密化获得高度取向的离子电缆，SEM显示纤维排列紧密，薄膜在大幅弯折下仍保持完整，体现天然纤维组织在柔性离子器件中的优势。

纤维素水伏发电在健康监测和预警中的应用。

这表明纤维素OEG已由静态选择性膜发展到具有外界刺激响应的智能离子器件。

dMEG、EEG、OEG和DEG四类纤维素器件的电学性能比较。

纤维素器件覆盖的电压和电流密度范围最广且较为均衡，报道数量也最多；

c纤维素水伏发电器件的发展时间线。

IX纤维素水伏发电的器件集成与应用9.1作为可持续微型电源单个纤维素水伏单元的输出通常处于亚伏至伏特范围，可通过串联提高电压、并联提高电流，并配合电容器或电池进行能量管理。

公开学术资料显示，在纤维素复合材料、阻隔包装和绿色包装技术方面发表多项成果。

而限域空间退火器件在410-450°C范围内性能持续提升，450°C退火3min获得最优结果，平均转换效率达6.52%，开路电压746mV，短路电流14.45mA/cm²。

但是因为量子点间能量耗散得到了有效抑制，处理后的量子点器件的外量子效率随电流密度增加仍表现出显著提升。

所制备的钙钛矿发光二极管在640nm和657nm处分别实现28.9%和32.0%的外量子效率，创下红光CsPbI₃量子点器件效率新高的同时展现了方案的通用性。

(四)神经形态器件的发展历程

神经形态器件的发展历程——从突触器件到内生智能器件。

图4a为不同优化场景下的模拟J–V曲线，从基准器件(Case1)开始，依次进行界面钝化、钙钛矿缺陷抑制、高质量材料、理想光学条件等逐步优化。

当降雨或地下水渗漏使含水量和离子浓度超过阈值时，器件输出升高并自动激活无线预警模块；

单轴跟踪能明显提升所有器件的发电收益。

韩国生产技术研究院JinKieShim&延世大学CheolminPark等人综述了基于纤维素的水伏器件在四大主流类型——湿气发电、蒸发发电、渗透发电及液滴发电中的研究进展，并阐明了纤维素的结构层级、表面化学性质及其水合行为在电水动力传输与器件整体性能中的作用机制。