中国科学院可重构异质结光电晶体管的三维信息感知系统研制取得新进展

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三维信息感知技术在机器视觉、深空探测和医疗影像等领域展现出巨大潜力。然而，现有的三维感知系统通常依赖主动光源或多目相机，导致系统复杂且成本高昂，限制了其微型化发展。

针对这一挑战，中国科学院半导体研究所王丽丽研究员团队提出了一种基于新型极性转换异质结光电晶体管集成阵列的三维信息感知与重构方法（图1）。该阵列的基本像素单元由可重构的四端异质结和门控晶体管组成。通过调控异质结底部栅极和半导体两侧电极，实现光电异质结从n型到双极型或p型的极性转换，从而兼具静态成像的恒定响应和动态成像的时间分辨增强功能，为三维感知重构奠定了器件基础。

图1：三维感知光电异质结晶体管阵列的硬件和算法架构，以及三维信息感知与应用验证

该四端架构阵列能够感知和记忆物体动静态形态，并利用视差原理进行深度场重构。研究团队采用基于尺度不变特征变换（SIFT）的快速检测算法，对阵列感知的物体运动信息进行三维重建。该系统可实现物体的多视角三维形态重建、二维深度场映射以及多视角耦合重建等功能。 此外，团队还利用该系统成功实现了对眼球形态的感知和重构，验证了其在眼球角膜病变检测中的应用潜力。

这项研究成果发表在《自然·电子》（Nature Electronics）期刊上，题为“A reconfigurable heterostructure transistor array for monocular 3D parallax reconstruction”。 半导体所博士后李哲新为论文第一作者，娄正研究员和王丽丽研究员为通讯作者。该研究得到了中国科学院高层次人才项目、国家自然科学基金项目、中国科学院青年创新促进会以及红外物理全国重点实验室开放基金等项目的资助。

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