1 工作简介

         ——异质结光电晶体管的多维信息感知芯片研制

三维信息感知在机器视觉、深空成像以及医疗诊断方面具备广泛的应用前景，包含物体深度信息的三维信息感知能够更加全面的感知物体的形态与光学特征。然而三维感知系统通常需要额外集成主动式光源或者被动式多目相机，通过记录光子飞行时间或者通过结构光衍射、相位分布以及多角度反射实现深度维度的感知与重构，这将导致成像系统会面临集成复杂以及高成本制备等挑战，制约了三维成像系统的微型集成化发展。

中国科学院半导体研究所王丽丽研究员团队开发了一种新型极性转换异质结光电晶体管感知芯片（图1）。该光电晶体管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构成，通过异质结底部栅极调控和半导体两侧电极激活调控，使该光电异质结能够实现从n型向双极型或p型的电学极性转变，并且使光电异质结能够具备用于静态成像的恒定响应感知以及用于动态成像的时间分辨响应增强的双功能，构成了可实施三维感知重构的器件特性与功能基础。

光电异质结芯片采用四端架构阵列设计实现动静态物体形态感知与记忆，并利用视差原理构建深度场重构方法，基于尺度不变特征转变（SIFT）的快速检测算法对光电异质结集成阵列感知记忆的物体运动信息进行三维重构，该光电异质结晶体管阵列能够实现物体的多视角三维形态重构、二维深度场映射以及多视角耦合重构等功能。此外，研究团队利用该光电异质结集成芯片实现对眼球形态的感知与重构，验证了该芯片的三维重构功能在眼球角膜病变检测的应用可行性。

上述研究成果以“三维感知重建的可重构异质结晶体管阵列”（A reconfigurable heterostructure transistor array for monocular 3D parallax reconstruction）为题发表于《自然·电子》期刊（Nature Electronics）。半导体所博士后李哲新为论文的第一作者，半导体所娄正研究员与王丽丽研究员为论文的通讯作者。

2 主要作者简介

第一作者

李哲新，中国科学院半导体研究所博士，入选博士后创新人才支持计划。

主要从事多功能光电探测器设计及集成研究。以第一作者在Nature Electronics等期刊上发表论文7篇，主持2025博士后创新人才支持计划以及博士后面上项目。

通讯作者

娄正，中国科学院半导体研究所研究员/博导，国家优秀青年基金获得者，中国科学院青促会会员。

长期从事半导体光电传感集成系统研究。相关成果以第一/通讯作者身份在Nature Electronics、Nature Materials、Nature Communications等杂志发表论文80余篇。申请/获授权中国发明专利10余项，连续入选前2%顶尖科学家榜单，获得省部级奖励三次。作为项目或课题负责人主持国自然优青项目、国家重点研发计划、国自然面上、北京市重点等项目。

通讯作者

王丽丽，中国科学院半导体研究所研究员，博士生导师，国家优秀青年基金获得者，重点研发计划青年科学家。

研究方向聚焦面向高性能多模态半导体传感器件与集成的研究。以第一/通讯作者在Nature Materials、Nature Nanotechnology、Nature Electronics、Nature Communications等期刊发表SCI论文110余篇，SCI他引14000余次。授权发明专利12项，其中2项实现技术成果转化。2024年入选第七届中国青年科技工作者协会，获第十五届青年女科学家未来女科学家奖。主持国家自然科学基金、重点研发、特区创新等项目。

3 原文传递

https://www.nature.com/articles/s41928-024-01261-6