研究人员开发了一种新型的“动静双感”电荷耦合光电晶体管

随着自动引导、身体智能等前沿技术的发展，机器视觉对图像采集提出了更高的要求，需要准确记录静态图像，灵敏地捕捉场景中的动态变化。现有的动态和有源像素传感器技术集成了动态事件检测和灰度图像采集两个功能，但每个像素通常需要几十个晶体管和电路元件，结构复杂，功耗高，集成困难，同时面临高速时钟同步等工程问题。

针对上述问题，中国科学院金属研究所研究员孙东明团队提出了全新的“动静双感”电荷耦合光电晶体管。这种晶体管可以同步实现动态和静态图像信息采集，只需要一个设备单元。

该研究设计了“上下双光敏电容器”的栅极结构。上栅极通过较厚的介电层屏蔽电子，使设备产生稳定的电流变化，用于采集灰度图像;下栅极通过较薄的介电层使电子隧道穿透形成瞬态电流脉冲，专门用于捕捉动态事件。通过这种独特的电荷耦合光栅机制，研究了静态图像和动态事件在晶体管中的独立响应。实际测量显示，该设备的动态范围为120。 dB、响应速度快到15 μs、功耗仅为10 pW，只有传统动态和有源像素传感器器件的千分之一。

上述结果降低了功耗，有助于大规模集成，从根本上解决了高速时钟同步问题。同时，这项发明可以由二维材料或一维碳纳米管制成，具有良好的材料普遍性。

四月十四日，相关研究成果为A。 charge-coupled phototransistor enabling synchronous dynamic and static image 以detection为题，发表在《先进材料》中。(Advanced Materials)上面。研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院相关项目等的支持。