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摘要中國科學院半導體研究所王麗麗研究員團隊開發(fā)了一種新型極性轉(zhuǎn)換異質(zhì)結(jié)光電晶體管集成陣列,用于三維信息感知與重構(gòu)。

  【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近年來三維信息感知在機器視覺、深空成像以及醫(yī)療診斷方面具備廣泛的應用前景,包含物體深度信息的三維信息感知能夠更加全面地感知物體的形態(tài)與光學特征。然而三維感知系統(tǒng)通常需要額外集成主動式光源或者被動式多目相機,通過記錄光子飛行時間或者通過結(jié)構(gòu)光衍射、相位分布以及多角度反射,實現(xiàn)深度維度的感知與重構(gòu),這將導致成像系統(tǒng)面臨集成復雜以及高成本制備等挑戰(zhàn),制約了三維成像系統(tǒng)的微型集成化發(fā)展。
 
  鑒于此,中國科學院半導體研究所王麗麗研究員團隊開發(fā)了一種新型極性轉(zhuǎn)換異質(zhì)結(jié)光電晶體管集成陣列,用于三維信息感知與重構(gòu)(圖1)。該光電晶體管集成陣列的基本像素單元由可重構(gòu)的四端異質(zhì)結(jié)和門控晶體管構(gòu)成,通過異質(zhì)結(jié)底部柵極調(diào)控和半導體兩側(cè)電極激活調(diào)控,該光電異質(zhì)結(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)從n型向雙極型或p型的電學極性轉(zhuǎn)變,并且使光電異質(zhì)結(jié)具備用于靜態(tài)成像的恒定響應感知以及用于動態(tài)成像的時間分辨響應增強的雙功能,構(gòu)成了可實施三維感知重構(gòu)的器件特性與功能基礎。
 
圖1:三維感知光電異質(zhì)結(jié)晶體管陣列硬件與算法架構(gòu)、三維信息感知與應用驗證
 
  光電異質(zhì)結(jié)晶體管陣列采用四端架構(gòu)陣列設計實現(xiàn)動靜態(tài)物體形態(tài)感知與記憶,并利用視差原理構(gòu)建深度場重構(gòu)方法,基于尺度不變特征轉(zhuǎn)變(SIFT)的快速檢測算法,對光電異質(zhì)結(jié)集成陣列感知記憶的物體運動信息進行三維重構(gòu)。該光電異質(zhì)結(jié)晶體管集成陣列能夠?qū)崿F(xiàn)物體的多視角三維形態(tài)重構(gòu)、二維深度場映射以及多視角耦合重構(gòu)等功能。此外,研究團隊利用該光電異質(zhì)結(jié)集成系統(tǒng)實現(xiàn)對眼球形態(tài)的感知與重構(gòu),驗證了該系統(tǒng)的三維重構(gòu)功能在眼球角膜病變檢測的應用可行性。
 
  上述研究成果以“A reconfigurable heterostructure transistor array for monocular 3D parallax reconstruction”為題,發(fā)表于《自然·電子》(Nature Electronics)。半導體所博士后李哲新為論文的第一作者,半導體所婁正研究員與王麗麗研究員為論文的通訊作者。
 
  該項工作得到了中國科學院高層次人才項目、國家自然科學基金項目、中國科學院青年創(chuàng)新促進會、紅外物理全國重點實驗室開放基金等項目資助。

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