近日，南京邮电大学理学院（量子科技学院）、量子计算科学与器件省高校重点实验室高丽教授团队，在国际知名学术期刊《Light: Science&Applications》上发表题为 “Dual-mode Switchable and Reconfigurable Van der Waals Phototransistor for Multi-state Image Encryption” 的研究论文。该论文唯一通讯作者为高丽教授，第一作者为青年教师于远方，硕士研究生唐森垚参与主要工作。
随着大数据时代的到来，信息传输规模快速增长，光通信系统对数据安全、动态加密和低功耗信息处理提出了更高要求。相比传统电信号加密，直接在光信号接收与转换过程中引入器件级调控机制，有望提升光通信系统的信息安全能力。然而，传统硅基光电加密器件仍难以同时兼顾高灵敏度、动态加密和低功耗；同时，基于单一二值态的调制方式缺乏足够的状态维度和动态密钥能力，限制了其在复杂安全通信场景中的应用。
针对上述问题，研究团队提出了一种基于PtTe2/WS2范德华异质结构的双模式可切换光电晶体管。该器件利用入射光开关状态和源漏偏压极性的协同调控，在单个光电晶体管中实现了四个可清晰区分的电流输出态，并进一步构建了 XNOR、NOR 和 XOR 等光电逻辑门，完成了多态图像加密演示。其中，四态电流加密图像的相邻像素平均相关系数降低至约 0.03，表明加密图像与原始图像之间的相关性显著减弱，展现出良好的器件级图像加密能力。该器件的核心机制在于源漏偏压对异质结能带排列和单侧耗尽区宽度的调控。基于这一偏压调控的模式切换机制，器件在光伏模式下实现了最高9.42×1014 Jones的比探测率和约26.3 μs/22.6 μs的上升/下降响应时间，在光电导模式下实现了最高1.37 A W-1的响应度。当施加正源漏偏压时，WS₂ 侧单侧耗尽区拓宽，内建电场增强，器件主要表现为光伏模式；当施加负源漏偏压时，耗尽区变窄，载流子俘获和光电导增益过程增强，器件转变为光电导模式，从而获得更高的响应度。
该研究为安全光通信中的器件级物理层加密提供了一种新的实现路径。与依赖栅压调控、多波长激发或偏振调制的传统方案相比，本工作通过低偏压极性调控实现光伏/光电导模式切换，在降低系统复杂度的同时提升了多态响应能力。
本研究得到了国家自然科学基金、江苏省重大科技专项、国家重点研发计划、苏州实验室开放课题等项目资助。论文信息：Yu, Y., Tang, S., Jiang, N. et al. Dual-mode switchable and reconfigurable Van der Waals phototransistor for multi-state image encryption. Light Sci Appl 15, 299 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-026-02358-7
（撰稿：唐森垚 初审：高丽 编辑：王晓冬 审核：李永涛）