超强激光科学卓越创新简报

(第四百零四期)

2023年7月3日

上海光机所在基于钙钛矿相分离的高性能防伪方面取得进展

　　近日，中国科学院上海光学精密机械研究所红外光功能材料研究中心董红星研究员团队与薄膜光学实验室合作，报道了混合卤素钙钛矿材料的可逆相分离现象，实现了密钥尺寸可调的物理不可克隆函数。相关研究成果以“Tunable Key-Size Physical Unclonable Functions Based on Phase Segregation in Mixed Halide Perovskites”为题发表于ACS Applied Materials & Interfaces。

　　假冒产品和身份一直是全世界亟待解决的重要挑战。为解决这个问题，通常会给商品加以特定的标签，如条形码、水印等等。如今，电子系统使用的数字密钥通常存储在非易失性存储器中，这种数字密钥是基于数学方法存在的而非物理实体，很容易被复制和篡改。基于此，具有不可克隆的不可预测的防篡改PUF提供了一种新的解决思路。物理不可克隆函数（PUF）是一种很有前途的防伪方法，即使采用相同的制作工艺，由于不可避免的物理构造中的随机偏差，也会产生唯一且不可预测的密钥。其中，光学PUF因其编码容量大、响应非线性等特点而备受关注。然而，目前大多数光学PUF通常具有固定的激励-响应对、静态的编码结构和固定的密钥尺寸，导致编码容量和安全性相对较低，这极大地阻碍了实际发展。

　　围绕上述问题，该研究团队报道了基于混合卤素钙钛矿可逆相分离现象的尺寸可调PUF。由于Br/I比的不可控性及相分离的不可预测性，通过调谐激励光的功率密度，获得了不可预测的光致发光谱。基于此现象，实现了具有高度一致性、唯一性和读出可重复性的高安全性尺寸可调PUF。文中提出了一种简单高效的全新策略调制更新PUF编码响应，扩展了密钥尺寸及编码空间，大幅提升信息存储能力，增加解密难度，为实现更高安全性的防伪与认证奠定了基础，并为动态结构PUF的发展提供了新的见解。

　　原文链接

(a) 原理流程图。混合卤化物钙钛矿中相偏析的光致发光特性为获得多个CRPs提供了支持。在遇到激励时，可调密钥大小的PUF提供相应的响应，从而实现加密密钥。

(b)认证概念示意图。首先将PUF的CRPs存储在云数据库中，然后通过访问云数据库对商品流通各个阶段的PUF标签进行认证。