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半导体学报(英文)2026年第5期——中文导读:7-8
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专家视点 7 仿生视网膜的像素级自适应颜色校正：三全色有机自适应晶体管新进展 机器视觉是自动驾驶、工业检测、医学诊断、仿生视觉和神经假体等智能感知系统的重要基础。然而，在真实应用场景中，光照条件通常存在空间分布不均、光谱成分复杂和随时间变化等问题，容易引起图像颜色偏移，并进一步影响识别准确性。传统成像系统多依赖图像采集后的自动白平衡或图像信号处理硬件进行颜色校正，这类后端补偿方法会增加计算和存储开销，提高系统功耗与处理延迟，因而难以满足低功耗、实时边缘视觉系统的需求。 苏州大学揭建胜教授团队在最新出版的《半导体学报（英文）》2026年第5期发表News and Views文章“Three-panchromatic organic self-adaptive transistors for in-pixel color correction”，对中国科学院化学研究所狄重安研究员和北京大学占肖卫教授等人提出的有机主动自适应晶体管工作进行了评述。该研究面向复杂光照条件下机器视觉中的颜色偏移问题，将颜色校正功能前移至感光像素内部，为实现低功耗、低延迟的类视网膜智能视觉传感提供了新的器件方案。 该工作将三个有机主动自适应晶体管集成于单个像素，使红、绿、蓝三个子像素能够在感光阶段完成自适应颜色校正，无需依赖复杂的后端算法或额外反馈电路。器件采用双层互补体异质结结构，其中PTB7-Th:IEICO-4F共混层作为自适应光响应层，主要承担宽光谱吸收和光生载流子产生功能；PDPP3T:PCBM层作为光谱补偿传感层，用于提供互补的波长响应。该结构在保持可见光全色响应的同时，使器件在不同颜色光刺激下表现出较为一致的自适应行为。其工作机制并非单纯的光强探测，而是通过光照强度相关的陷阱态调控降低光敏性，从而模拟人眼视网膜中的增益调节过程，实现硬件层面的光适应。 实验结果表明，该器件在红、绿、蓝三种光刺激下均具有明显的主动自适应行为，主动自适应指数超过150，说明其在跨数量级变化的光照强度下仍能保持稳定的响应调控能力。动态光照扰动实验进一步显示，三个子像素的适应过程符合von Kries系数规律，可随环境光源变化重新平衡不同光谱通道的增益。当绿色扰动引起色坐标偏移后，自适应CIE颜色空间中的轨迹可在约3秒内回到接近白点的位置，表明该体系实现了通道间颜色再平衡，而非单纯的亮度压缩。 作者还验证了OAAT器件由单器件功能向大面积阵列集成拓展的可行性。研究者在4英寸蓝宝石衬底上制备了超过百万像素的器件阵列，像素密度达到347 PPI，晶体管密度为5.6 × 104 cm-2。三个独立批次共256个晶体管的统计结果显示，器件总体良率达到96.1%。上述结果表明，该类有机自适应晶体管可在像素级实现光照自适应与颜色校正，并有望用于大面积智能图像传感阵列、仿生视觉系统和低功耗机器视觉硬件。 该研究提出的像素内颜色校正方案，为智能视觉传感器的硬件实现提供了新的思路。在图像进入后端电路和算法处理前完成自适应校正，可降低机器视觉系统的计算负担、存储开销和响应延迟。该成果为像素级自适应颜色校正技术从实验室器件验证走向可部署智能视觉硬件提供了参考。 图1.（a）人眼视网膜中的颜色适应机制示意图；（b）三基色全色响应OAAT子像素的器件结构与工作原理；（c）红、绿、蓝光刺激下的实时光响应；（d）连续光照扰动下的电流增益比变化；（e）动态光照下自适应CIE色坐标轨迹；（f）4英寸衬底上的晶圆OAAT阵列照片和显微图；（g）复杂光照条件下水果图像识别准确率随时间变化。 该文章以题为“Three-panchromatic organic self-adaptive transistors for in-pixel color correction”发表在Journal of Semiconductors上。 文章信息： Three-panchromatic organic self-adaptive transistors for in-pixel color correction Yuan Tan, Wei Deng, Xiujuan Zhang, Jiansheng Jie
短通讯
8 通过引入导电纳米多孔DBR实现GaN基VCSEL室温电注入激射
氮化镓（GaN）基垂直腔面发射激光器（VCSEL）凭借低功耗、可二维阵列集成、易耦合等优势，在可见光通信、传感与微显示等领域具有广阔应用前景。砷化镓（GaAs）基VCSEL可采用全砷化物导电型分布式布拉格反射镜（DBR）轻松实现垂直电流注入与高密度集成；GaN基VCSEL的P侧通常缺乏可用的外延DBR，因此多采用介质DBR结构；而N侧DBR目前主要包括介质DBR和外延DBR两类方案。其中，N侧介质DBR通常需要倒装键合、衬底剥离，或将GaN衬底直接减薄至约20–30 μm后再沉积介质DBR，整体工艺流程复杂，且减薄中的薄膜易发生破裂；常规导电型外延AlInN/GaN DBR虽然实现材料的晶格匹配，但也存在明显局限：其垂直方向串联电阻较高，文献报道10对DBR的串联电阻即可达到约60 Ω，而实现高反射率通常需要40对以上；此外，AlInN材料的生长速率极低，40对需要生长约24小时，导致外延成本高昂。因此，开发高反射率、高导电、易制备的氮化物DBR具有重要的研究价值。
外延生长结束后通过电化学腐蚀制备的纳米多孔GaN（NP-GaN）材料，可通过调控孔隙率改变材料的折射率，与未腐蚀的GaN材料可形成高折射率差的周期性堆叠结构，进而实现高反射率与高导电性，同时大幅简化工艺、降低成本，为GaN基VCSEL的研制提供了一种新的可行路径。近日，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所半导体显示材料与芯片重点实验室孙钱研究员团队成功研制出基于导电NP-GaN DBR的GaN基VCSEL。所制备的24对NP-GaN DBR峰值反射率达99.9%；实验表征表明，该纳米多孔GaN DBR垂直方向的串联电阻仅为4.5 Ω，远低于常规AlInN/GaN DBR。在室温脉冲测试条件下，器件实现了电注入激射，激射波长为427.7 nm，激射光谱半高宽约为0.8 nm。
NP-GaN DBR的引入有效解决了GaN基VCSEL中DBR的高反射率与高导电性难以兼得的问题，对推动GaN基可见光VCSEL在高密度阵列、可见光通信、微显示等领域的产业化应用具有重要意义。
（a）GaN基VCSEL器件结构示意图；（b）纳米多孔GaN和介质DBRs的反射谱；（c）横向和垂直N电极之间的I-V测试；（d）室温下电注入P-I测试。
该文章作为封面文章，以题为“Room-temperature electrically injected GaN-based vertical-cavity surface-emitting laser with conductive nanoporous distributed Bragg reflector”发表在Journal of Semiconductors上。
文章信息：
Room-temperature electrically injected GaN-based vertical-cavity surface-emitting laser with conductive nanoporous distributed Bragg reflector
Chuanjie Li, Meixin Feng, Jianping Liu, Aiqin Tian, Xuan Li, Wei Zhou, Rui Xi, Shuming Zhang, Qian Sun, Hui Yang
J. Semicond. 2026, 47(5): 050501 doi: 10.1088/1674-4926/25120042
https://blog.sciencenet.cn/blog-3406013-1537671.html
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