中科院上海技物所利用MoS₂微结构无序性与静电门控构建电压可寻址光学PUF。AUT-XperRam支持PL光谱和空间扫描，记录强度与峰值波长的动态响应，为多维身份认证与硬件信息安全研究提供表征支持。
前沿成果 | 基于AUT-XperRam，实现电压可寻址光学PUF新突破
近日，中国科学院上海技术物理研究所的研究团队在光学物理不可克隆函数（PUF）领域取得了重要进展。该团队提出了一种无需光刻工艺、可电压寻址的光学PUF平台，相关成果以“Voltage-Addressable Optical PUFs Based on MoS2 Photoluminescence modulation”为题发表。
该研究巧妙地利用了多层堆叠的二硫化钼（MoS2）微结构的空间无序性，并结合静电门控技术，成功构建了一种“一静态-两动态”的多维认证架构。这一创新方案不仅实现了静态的明场灰度读出，更通过电压调控，获得了两种动态的光致发光（PL）响应——PL强度和PL峰值波长，为硬件级信息安全认证提供了全新的紧凑型解决方案。
AUT-XperRam ：表征微观无序性的关键设备
在本项研究中，显微共聚焦光电成像系统（AUT-XperRam）发挥了重要作用，是获取核心实验数据的关键设备。
研究团队利用该设备，在532 nm激光激发下，对MoS2 PUF单元进行了高精度的空间分辨光谱扫描。AUT-XperRam的性能支持了研究团队能够：
精准获取PL光谱：成功采集了每个像素点（2.5×2.5 μm²）的光致发光光谱，精确解析出PL强度和峰值波长的空间异质性分布。
实现电压原位调控：配合电学测量系统，在-40 V至+40 V的栅极电压范围内，稳定、可逆地记录了PL信号随电压变化的动态响应，验证了电压可寻址密钥生成的可行性。
保障数据可靠性：其高光谱保真度和稳定性，为后续进行汉明距离统计、经验位熵分析等密码学性能评估提供了高质量的原始数据，有力支撑了该PUF平台具有较高的密钥区分度（uniqueness）、高重复性和低认证错误概率的结论。
应用前景：从基础研究到信息安全
AUT-XperRam在本研究中的出色表现，再次印证了其在前沿科学研究中的巨大潜力。其应用前景广阔，尤其在以下领域：
二维材料光电特性研究：精准表征MoS2、石墨烯等材料的层数、缺陷、应变及掺杂效应。
微纳光子学与器件：对微腔、波导、超表面等结构进行近场光学表征和性能评估。
新型信息加密与防伪：为开发基于物理特性的PUF、量子点编码等新一代信息安全技术提供核心表征手段。
半导体工艺检测：快速、无损地检测晶圆表面的应力分布、成分均匀性等关键参数。
课题组与通讯作者介绍
本项研究由中国科学院上海技术物理研究所研究团队完成。该研究所是我国红外物理与光电技术领域的重要研究基地，长期致力于红外物理、材料、器件与系统的基础和应用研究，取得了众多具有国际影响力的创新成果。
本论文的通讯作者包括李冠海、陈小双、余飞龙和卢伟等研究员。他们的研究团队长期深耕于低维半导体物理与器件、红外光电子学等前沿方向，在高质量二维材料的可控生长、新型光电器件构筑及物理机制探索等方面积累了丰富的经验，为本次研究的顺利开展奠定了坚实基础。
设备推荐：AUT-XperRam显微共聚焦光电成像系统
作为本项前沿研究的“幕后功臣”，AUT-XperRam 显微共聚焦光电成像系统以其光谱表征性能和紧凑的设计，为相关实验室提供设备选型参考。
核心优势：
共聚焦设计，高分辨率：标配共聚焦光路，可实现亚微米级的空间分辨率，精准探测微小区域的信号，有效排除背景干扰。
光谱性能与稳定性：采用高稳定性光谱仪和高灵敏度探测器，支持高信噪比光谱采集和长期稳定测量，满足严苛的科研需求。
操作便捷，功能强大：配备用户友好的软件系统，可轻松实现光谱采集、成像、分析及自动化测量，提升科研效率。
结语：从“无序”到“有序”，共绘未来安全蓝图
在数字领域的宏大叙事中，安全是永恒的主题。这项研究值得关注之处，在于它颠覆了我们对“缺陷”的传统认知——将材料中看似杂乱的微观无序性，通过精妙的物理设计，升华为用于身份认证的物理密钥。这不仅是技术上的突破，更是一种哲学层面的思考：如何在混沌中建立秩序，在随机中形成可区分的特征。
展望未来，这种“一静态-两动态”的多维认证架构，为物联网设备的身份认证、高端芯片的防伪溯源以及数据隐私保护提供了全新的解决思路。它预示着，未来的安全体系将不再仅仅依赖于复杂的数学算法，而是深深植根于材料本身难以复制的物理属性之中，构建起一道从物理底层到数字上层的立体防线。
而在这场从微观探索到宏观应用的研究进程中，像AUT-XperRam这样的高性能表征工具，正是科研工作者手中那支精准的“画笔”。它以亚微米级的洞察力和稳定的测量表现，帮助科学家们“看见”并“描绘”出微观结构中的细节，将那些隐藏在材料深处的物理特性，转化为驱动未来科技发展的核心动力。它不仅是科学发现的见证者，更是未来安全蓝图的共同绘制者。
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