Synergistic Effects of TiO 2 @CdS Heterojunctions Enable High-Performance Blue-Light-Sensitive Photodetectors and Iontronic Synapse Fibers for Underwater Interactions

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作者
Qianyi Cheng,Chuyue Qiao,Yu Chen,Shaopeng Fu,Jianxian Zhou,Xiangyu Chen,Zhixun Wang,Jian-feng Li,Lei Wei,Qichong Zhang,Qianyi Cheng,Chuyue Qiao,Yu Chen,Shaopeng Fu,Jianxian Zhou,Xiangyu Chen,Zhixun Wang,Jian-feng Li,Lei Wei,Qichong Zhang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (46): 40170-40183
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c16053
摘要

The development of high-performance blue-light-sensitive photodetectors for underwater applications faces significant challenges due to the limited absorption range and inefficient charge separation in conventional semiconductor materials. Here, we design a TiO2@CdS core-shell heterojunction that synergistically combines the advantages of both materials, significantly enhancing blue-light absorption (450-495 nm) and charge carrier separation efficiency. The resulting fiber-shaped photoelectrochemical photodetector (FPPD) displays exceptional performance with a high responsivity of 101.87 mA W-1, fast response time of <19 ms, and outstanding mechanical flexibility. Furthermore, our FPPD exhibits biomimetic synaptic functionalities including bilingual responses, short-term plasticity, and low energy consumption comparable to that of biological synapses, enabling neuromorphic information perception and computing capabilities. Practical applications in underwater optical communication, imaging, and human-machine interaction are successfully demonstrated, highlighting the FPPD's versatility in underwater environments. This work not only advances the design of high-performance underwater optoelectronic devices but also establishes a direct connection between traditional photodetection and emerging neuromorphic computing, laying the groundwork for innovative underwater systems and wearable technologies.
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