Emerging optoelectronic synaptic devices based on two-dimensional (2D) materials are extremely attractive in the field of artificial intelligence. However, in most reports, these devices either have single functions and high energy consumption. Based on photoinduced ferroelectric polarization reversal (CuInP2S6) and synergistic defect engineering (MoS2), we propose a 2D CuInP2S6–MoS2 two-terminal optoelectronic synapse device, which has a simple structure and a wide spectral photovoltaic response and ultralow power consumption, as low as 0.03 fJ under electric pulse stimulation and 0.5 fJ under light pulse stimulation. Most importantly, complex bionic behaviors, including acquisition, extinction, recovery, and generalization, were mimicked by light and electrical stimulation, respectively. Therefore, this efficient synaptic photovoltaic device can provide a scientific perspective for future bionic synapses and artificial intelligence.

1.
Y.
Liu
,
Y.
Wu
,
H.
Han
,
Y.
Wang
,
R.
Peng
,
K.
Liu
,
D.
Yi
,
C.
Nan
, and
J.
Ma
,
Adv. Funct. Mater.
34
(
1
),
2306945
(
2023
).
2.
F.
Ma
,
Y.
Zhu
,
Z.
Xu
,
Y.
Liu
,
X.
Zheng
,
S.
Ju
,
Q.
Li
,
Z.
Ni
,
H.
Hu
,
Y.
Chai
,
C.
Wu
,
T. W.
Kim
, and
F.
Li
,
Adv. Funct. Mater.
30
(
11
),
1908901
(
2020
).
3.
B.
Wang
,
N.
Zhang
,
J.
You
,
X.
Wu
,
Y.
Zhang
,
T.
Miao
,
Y.
Liu
,
Z.
Jiang
,
Z.
Zhong
,
H.
Sun
,
H.
Guo
,
H.
Hu
,
L.
Wang
, and
Z.
Zhu
,
InfoMat
e12661
(
2025
).
4.
J.
Li
,
H.
Lei
,
K.
Wang
,
X.
Li
,
Z.
Chen
,
S.
Lam
,
X.
Tu
,
K.
Lok Man
, and
C.
Zhao
,
Adv. Opt. Mater.
2403474
(
2025
).
5.
S.
Pazos
,
K.
Zhu
,
M. A.
Villena
,
O.
Alharbi
,
W.
Zheng
,
Y.
Shen
,
Y.
Yuan
,
Y.
Ping
, and
M.
Lanza
,
Nature
640(8057), 69 (
2025
).
6.
Y.
Wang
,
B.
Jian
,
Y.
Ling
,
Z.
Pan
,
F.
Liu
,
Y.
Hou
,
F.
Huo
, and
X.
Hou
,
Nano Lett.
25
(
6
),
2298
(
2025
).
7.
J.
Guo
,
F.
Guo
,
H.
Zhao
,
H.
Yang
,
X.
Du
,
F.
Fan
,
W.
Liu
,
Y.
Zhang
,
D.
Tu
, and
J.
Hao
,
Adv. Mater.
37
,
2419405
(
2025
).
8.
W.
Ci
,
P.
Wang
,
W.
Xue
,
T.
Liu
,
J.
Qu
, and
X.
Xu
,
Adv. Funct. Mater.
2424926
(
2025
).
9.
J.
Meng
,
T.
Wang
,
H.
Zhu
,
L.
Ji
,
W.
Bao
,
P.
Zhou
,
L.
Chen
,
Q. Q.
Sun
, and
D. W.
Zhang
,
Nano Lett.
22
(
1
),
81
(
2022
).
10.
W.
Huh
,
D.
Lee
, and
C. H.
Lee
,
Adv. Mater.
32
(
51
),
e2002092
(
2020
).
11.
C.
He
,
Z.
Tang
,
C.
Wang
,
Y.
Wang
,
Q.
Hua
,
L.
Liu
,
X.
Wang
,
O. G.
Schmidt
,
S. A.
Maier
,
H.
Ren
,
X.
Wang
, and
A.
Pan
,
Adv. Mater.
2418405
(
2025
).
12.
J.
Yu
,
S.
Yang
,
W.
Ming
,
Y.
Zhang
,
S.
Xu
,
B.
Huang
,
Q.
Wang
, and
J.
Li
,
Nano Lett.
25
(
9
),
3471
(
2025
).
13.
X.
Li
,
Z.
Li
,
J.
Hu
,
B.
Huang
,
J.
Shi
,
Z.
Zhong
,
Y.
Zhuang
,
Y.
Chen
,
J.
Wang
,
J.
Li
,
L.
Zhang
,
X.
Meng
,
W.
Shi
,
S.
Chen
,
X.
Fang
,
H.
Huang
,
J.
Wang
, and
J.
Chu
,
Nat. Commun.
16
(
1
),
2209
(
2025
).
14.
R.
Xu
,
H.
Jang
,
M.-H.
Lee
,
D.
Amanov
,
Y.
Cho
,
H.
Kim
,
S.
Park
,
H-j
Shin
, and
D.
Ham
,
Nano Lett.
19
(
4
),
2411
(
2019
).
15.
Y.
Wang
,
W.
Shan
,
H.
Li
,
Y.
Zhong
,
S.
Wustoni
,
J.
Uribe
,
T.
Chang
,
V. E.
Musteata
,
W.
Yue
,
H.
Ling
,
N.
El‐Atab
, and
S.
Inal
,
Nat. Commun.
16
(
1
),
1615
(
2025
).
16.
P.
Lei
,
H.
Duan
,
L.
Qin
,
X.
Wei
,
R.
Tao
,
Z.
Wang
,
F.
Guo
,
M.
Song
,
W.
Jie
, and
J.
Hao
,
Adv. Funct. Mater.
32
(
25
),
2201276
(
2022
).
17.
J.
Zha
,
S.
Shi
,
A.
Chaturvedi
,
H.
Huang
,
P.
Yang
,
Y.
Yao
,
S.
Li
,
Y.
Xia
,
Z.
Zhang
,
W.
Wang
,
H.
Wang
,
S.
Wang
,
Z.
Yuan
,
Z.
Yang
,
Q.
He
,
H.
Tai
,
E. H.
Tong Teo
,
H.
Yu
,
J. C.
Ho
,
Z.
Wang
,
H.
Zhang
, and
C.
Tan
,
Adv. Mater.
35
(
20
),
2211598
(
2023
).
18.
C.
Zhao
,
J.
Liu
,
B.
Li
,
D.
Ren
,
X.
Chen
,
J.
Yu
, and
Q.
Zhang
,
Adv. Funct. Mater.
30
(
36
),
2003619
(
2020
).
19.
M.
Yu
,
C.
Tan
,
X.
Gao
,
J.
Tang
, and
H.
Peng
,
Acta Phys. Chim. Sin.
39
(
0
),
2306043
(
2023
).
20.
M.
Donarelli
and
L.
Ottaviano
,
Sensors
18
(
11
),
3638
(
2018
).
21.
T.
Yan
,
Y.
Cai
,
Y.
Wang
,
J.
Yang
,
S.
Li
,
X.
Zhan
,
F.
Wang
,
R.
Cheng
,
F.
Wang
,
J.
He
, and
Z.
Wang
,
Sci. China Inf. Sci.
66
(
6
),
160404
(
2023
).
22.
Y.
Ouyang
,
C.
Zhang
,
J.
Wang
,
Z.
Guo
,
Z.
Wang
, and
M.
Dong
,
Adv. Sci.
2416259
(
2025
).
23.
T.
Zhang
,
C.
Fan
,
L.
Hu
,
F.
Zhuge
,
X.
Pan
, and
Z.
Ye
,
ACS Nano
18
(
25
),
16236
(
2024
).
24.
W.
Huh
,
D.
Lee
,
S.
Jang
,
J. H.
Kang
,
T. H.
Yoon
,
J. P.
So
,
Y. H.
Kim
,
J. C.
Kim
,
H. G.
Park
,
H. Y.
Jeong
,
G.
Wang
, and
C. H.
Lee
,
Adv. Mater.
35
(
24
),
e2211525
(
2023
).
25.
M.
Chaudhary
,
T.
Yang
,
C.
Chen
,
P.
Lai
,
Y.
Hsu
,
Y.
Peng
,
A.
Kumar
,
C.
Lee
, and
Y.
Chueh
,
Adv. Funct. Mater.
33
(
38
),
2303697
(
2023
).
26.
Z.
Lin
,
B. R.
Carvalho
,
E.
Kahn
,
R.
Lv
,
R.
Rao
,
H.
Terrones
,
M. A.
Pimenta
, and
M.
Terrones
,
2D Mater.
3
(
2
),
022002
(
2016
).
27.
Q.
Liang
,
Q.
Zhang
,
X.
Zhao
,
M.
Liu
, and
A. T. S.
Wee
,
ACS Nano
15
(
2
),
2165
(
2021
).
28.
Z.
Hu
,
Z.
Wu
,
C.
Han
,
J.
He
,
Z.
Ni
, and
W.
Chen
,
Chem. Soc. Rev.
47
(
9
),
3100
(
2018
).
29.
W.
Shen
,
T.
Hu
,
X.
Liu
,
J.
Zha
,
F.
Meng
,
Z.
Wu
,
Z.
Cui
,
Y.
Yang
,
H.
Li
,
Q.
Zhang
,
L.
Gu
,
R.
Liang
, and
C.
Tan
,
Nat. Commun.
13
(
1
),
3384
(
2022
).
30.
L.
Yin
,
W.
Huang
,
R.
Xiao
,
W.
Peng
,
Y.
Zhu
,
Y.
Zhang
,
X.
Pi
, and
D.
Yang
,
Nano Lett.
20
(
5
),
3378
(
2020
).
31.
Y.
Sun
,
L.
Qian
,
D.
Xie
,
Y.
Lin
,
M.
Sun
,
W.
Li
,
L.
Ding
,
T.
Ren
, and
T.
Palacios
,
Adv. Funct. Mater.
29
(
28
),
1902538
(
2019
).
32.
S.
Fu
,
J. H.
Park
,
H.
Gao
,
T.
Zhang
,
X.
Ji
,
T.
Fu
,
L.
Sun
,
J.
Kong
, and
J.
Yao
,
Nano Lett.
23
(
13
),
5869
(
2023
).
33.
S.
Miao
,
R.
Nitta
,
S.
Izawa
, and
Y.
Majima
,
Adv. Sci.
10
(
29
),
2303032
(
2023
).
34.
J.
Niu
,
D.
Kim
,
J.
Li
,
J.
Lyu
,
Y.
Lee
, and
S.
Lee
,
ACS Nano
19
(
5
),
5493
(
2025
).
35.
Y.
Ma
,
M.
Chen
,
F.
Aguirre
,
Y.
Yan
,
S.
Pazos
,
C.
Liu
,
H.
Wang
,
T.
Yang
,
B.
Wang
,
C.
Gong
,
K.
Liu
,
J. Z.
Liu
,
M.
Lanza
,
F.
Xue
, and
X.
Zhang
,
Nano Lett.
25
(
6
),
2528
(
2025
).
36.
X.
Li
,
B.
Qin
,
Y.
Wang
,
Y.
Xi
,
Z.
Huang
,
M.
Zhao
,
Y.
Peng
,
Z.
Chen
,
Z.
Pan
,
J.
Zhu
,
C.
Cui
,
R.
Yang
,
W.
Yang
,
S.
Meng
,
D.
Shi
,
X.
Bai
,
C.
Liu
,
N.
Li
,
J.
Tang
,
K.
Liu
,
L.
Du
, and
G.
Zhang
,
Nat. Commun.
15
(
1
),
10921
(
2024
).
37.
A. K.
Geim
and
K. S.
Novoselov
,
Nat. Mater.
6
(
3
),
183
(
2007
).
38.
P.
Saha
,
E. M.
Sahad
,
S.
Sathyanarayana
, and
B. C.
Das
,
ACS Nano
18
(
1
),
1137
(
2024
).
39.
P.
Yu
,
F.
Wang
,
J.
Meng
,
T. A.
Shifa
,
M. G.
Sendeku
,
J.
Fang
,
S.
Li
,
Z.
Cheng
,
X.
Lou
, and
J.
He
,
CrystEngComm
23
(
3
),
591
(
2021
).
40.
S. J.
Kim
,
T. H.
Lee
,
J.-M.
Yang
,
J. W.
Yang
,
Y. J.
Lee
,
M.-J.
Choi
,
S. A.
Lee
,
J. M.
Suh
,
K. J.
Kwak
,
J. H.
Baek
,
I. H.
Im
,
D. E.
Lee
,
J. Y.
Kim
,
J.
Kim
,
J. S.
Han
,
S. Y.
Kim
,
D.
Lee
,
N.-G.
Park
, and
H. W.
Jang
,
Mater. Today
52
,
19
(
2022
).
41.
D.
Hao
,
T.
Chen
,
P.
Guo
,
D.
Liu
,
X.
Wang
,
H.
Huang
,
J.
Huang
,
F.
Shan
, and
Z.
Yang
,
Adv. Compos. Hybrid Mater.
6
(
4
),
129
(
2023
).
42.
C.
Liu
,
C.
Gao
,
W.
Huang
,
M.
Lian
,
C.
Xu
,
H.
Chen
,
T.
Guo
, and
W.
Hu
,
Sci. China Mater.
67
(
5
),
1500
(
2024
).
43.
D.
Kumar
,
A.
Saleem
,
L. B.
Keong
,
Y. H.
Wang
, and
T.-Y.
Tseng
,
IEEE Electron Device Lett.
43
(
7
),
1069
(
2022
).
44.
S.
Gao
,
G.
Liu
,
H.
Yang
,
C.
Hu
,
Q.
Chen
,
G.
Gong
,
W.
Xue
,
X.
Yi
,
J.
Shang
, and
R. W.
Li
,
ACS Nano
13
(
2
),
2634
(
2019
).
45.
C.-S.
Chang Chien
,
H.-M.
Chang
,
W.-T.
Lee
,
M.-R.
Tang
,
C.-H.
Wu
, and
S.-C.
Lee
,
AIP Adv.
7
(
8
),
085018
(
2017
).
46.
J.
Fu
,
Z.
Guo
,
C.
Nie
,
F.
Sun
,
G.
Li
,
S.
Feng
, and
X.
Wei
,
Innovation
5
(
3
),
100600
(
2024
).
47.
J. Y.
Wang
,
G.
Liu
,
D.
Sando
,
V.
Nagarajan
, and
J.
Seidel
,
Appl. Phys. Lett.
111
(
9
),
092902
(
2017
).
48.
X.
Zhao
,
W.
Gao
,
J.
Chen
,
C.
Cui
,
X.
Su
,
N.
Xi
,
X. L.
Zhang
,
C.
Wang
,
X.
Yu
, and
Y.
Sang
,
Mater. Today Commun.
35
,
105624
(
2023
).
You do not currently have access to this content.