本文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：

作者与机构
本研究的作者包括Zhihao Wang、Jialing Jian、Zhengjin Weng、Qianqian Wu、Jian Li、Xingyu Zhou、Wei Kong、Xiang Xu、Liangliang Lin、Xiaofeng Gu、Peng Xiao、Haiyan Nan和Shaoqing Xiao。他们分别来自江南大学物联网技术应用教育部工程研究中心、西湖大学工程学院、江南大学化学与材料工程学院以及法国波尔多大学的LOMA实验室。该研究于2025年发表在期刊《Advanced Science》上。

学术背景
随着人工智能（AI）和大数据技术的快速发展，传统电子通信系统在带宽、能效和数据传输速度等方面面临瓶颈。光电子混合双通道通信系统通过结合光学和电子信号的优点，提供了高速、大容量、低功耗的数据传输解决方案。然而，传统的光伏光电探测器存在单向内置电场、光吸收率低和载流子传输行为固定等局限性。基于二维（2D）材料的可编程光伏光电探测器能够通过静电掺杂动态调制内置电场，克服了这些局限性，为光电子混合通信系统提供了新的可能性。本研究旨在开发一种基于WSe₂/h-BN/石墨烯异质结的可编程非易失性双极性半浮栅光伏光电探测器（SFG-PD），以实现高速、大容量、低损耗和安全的多通道通信。

研究流程
1. 器件设计与制备
研究团队设计并制备了基于WSe₂/h-BN/石墨烯异质结的SFG-PD器件。首先，选择SiO₂/Si作为基底，并通过机械剥离法获得WSe₂、h-BN和石墨烯薄片。随后，采用干转移技术将这些材料依次堆叠在基底上，并通过退火处理去除界面杂质，形成范德华接触。最后，使用紫外光刻技术和金属热蒸发工艺制备Se/Au电极，并通过真空退火去除牺牲层Se，完成器件的制备。

1. 器件表征与性能测试
   通过原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱对材料的厚度和结构进行表征。AFM测量结果显示，WSe₂、h-BN和石墨烯的厚度分别为16.72 nm、13.03 nm和5.14 nm。拉曼光谱分析表明，材料在制备过程中未引入明显缺陷。此外，研究团队还通过X射线衍射（XRD）验证了材料的高结晶度和有序层状结构。

2. 电学特性与工作机制
   研究团队使用Si基底作为控制栅极（VCG）对器件进行编程和擦除。通过施加±20 V的脉冲电压，成功实现了WSe₂ SFG-PD器件的正负光响应切换。实验结果显示，器件在+20 V和-20 V脉冲电压下的响应时间分别为8.77 μs和5.92 μs，恢复时间分别为2.02 μs和7.80 μs。此外，器件在637 nm光照下的响应度和探测率分别达到2.76 A/W和7.86×10¹¹ Jones，噪声等效功率低至4.76×10⁻¹⁵ W/Hz¹/²。

3. 光电混合通信应用
   研究团队将WSe₂ SFG-PD器件应用于双通道光电子混合通信系统中。通过同步收集637 nm激光的光脉冲信号和±20 V的电压脉冲信号，器件能够实时输出平衡三值电信号。这些信号通过计算机编程转换为数字信号，并最终解码为汉字。实验结果表明，该器件在高速、大容量、低损耗和安全的多通道通信中具有重要应用潜力。

主要结果
1. 器件性能
WSe₂ SFG-PD器件在±20 V脉冲电压下表现出快速的正负光响应切换能力，响应时间分别达到8.77 μs和5.92 μs。器件在637 nm光照下的响应度和探测率分别达到2.76 A/W和7.86×10¹¹ Jones，噪声等效功率低至4.76×10⁻¹⁵ W/Hz¹/²。此外，器件在超过2000秒的保留时间内表现出优异的稳定性。

1. 光电混合通信
   研究团队成功将WSe₂ SFG-PD器件应用于双通道光电子混合通信系统中，实现了平衡三值电信号的实时输出。通过特定的光脉冲和电脉冲信号输入，器件能够生成特定的数据流，并最终解码为汉字。这一应用展示了器件在高速、大容量、低损耗和安全通信中的潜力。

结论与意义
本研究通过堆叠WSe₂、h-BN和石墨烯二维材料，成功设计并制备了一种可编程非易失性双极性半浮栅光伏光电探测器（SFG-PD）。该器件在±20 V脉冲电压下表现出快速的正负光响应切换能力，响应时间分别达到8.77 μs和5.92 μs。此外，器件在637 nm光照下的响应度和探测率分别达到2.76 A/W和7.86×10¹¹ Jones，噪声等效功率低至4.76×10⁻¹⁵ W/Hz¹/²。研究团队还成功将该器件应用于双通道光电子混合通信系统中，实现了平衡三值电信号的实时输出。这一研究为高速、大容量、低损耗和安全的多通道通信提供了新的解决方案，具有重要的科学价值和应用潜力。

研究亮点
1. 快速响应与高稳定性
WSe₂ SFG-PD器件在±20 V脉冲电压下的响应时间分别达到8.77 μs和5.92 μs，且在超过2000秒的保留时间内表现出优异的稳定性。

1. 双通道光电子混合通信
   研究团队成功将WSe₂ SFG-PD器件应用于双通道光电子混合通信系统中，实现了平衡三值电信号的实时输出，展示了器件在高速、大容量、低损耗和安全通信中的潜力。

2. 创新器件结构
   通过堆叠WSe₂、h-BN和石墨烯二维材料，研究团队设计并制备了一种可编程非易失性双极性半浮栅光伏光电探测器（SFG-PD），为光电子混合通信系统提供了新的解决方案。

其他有价值的内容
研究团队还通过实验观察了不同厚度WSe₂对器件性能的影响，发现中等厚度（10-30 nm）的WSe₂薄片在双通道通信中表现出最佳性能。这一发现为未来器件优化提供了重要参考。

以上是对该研究的全面介绍，涵盖了研究的背景、流程、结果、结论及其科学价值和应用潜力。