1. 异质结构的制备
材料选择与合成：
使用了p型二硒化钨（WSe₂）和n型铟镓锌氧化物（IGZO）构建异质结构。WSe₂通过化学气相沉积（CVD）方法合成，IGZO则通过磁控溅射方法制备。
在CVD过程中，将WO₃和NaCl粉末混合，置于反应炉中心，硒粉置于上游。在60 sccm的10% H₂ + 90% Ar气氛中，将反应炉升温至750°C，保持5分钟，随后自然冷却至室温。
IGZO的溅射使用70 W射频功率源，氩气流量为20 sccm。
2. 晶体管和阵列的制备
多掩模光刻技术：
使用多掩模光刻技术制备PCHT和像素阵列。首先通过图案辅助湿法刻蚀定义Si窗口，然后通过磁控溅射和化学气相沉积合成异质结构半导体。
使用热蒸发法沉积Cr/Au（10/50 nm）作为电极，并通过丙酮剥离工艺暴露源极和漏极接触。
通过旋涂SU-8光刻胶溶液沉积介电层，并通过光刻和热蒸发法定义硅MOSFET的顶栅。
3. 材料表征
结构和元素分布：
使用高分辨率透射电子显微镜（HRTEM，JEM-2010F）和能量色散光谱（EDS）分析异质结构的晶格结构和元素分布。
使用扫描电子显微镜（SEM，Zeiss Supra55(VP)）观察材料的表面形貌。
表面形貌和功函数：
使用原子力显微镜（AFM）和开尔文探针力显微镜（KPFM，Bruker）测量半导体的表面形貌和功函数。
光谱特性：
使用激光拉曼共聚焦显微镜（Renishaw inVia-Reflex，激发波长532 nm）和光致发光光谱仪（激发波长405 nm和635 nm）测量材料的光谱特性。
光电特性：
使用探针台支持的半导体特性分析系统（Keithley 1500）测量材料的光电特性。
4. 相关性计算
使用皮尔逊相关系数（Pearson correlation coefficient）评估两个特征向量（charactrons）之间的相关性：
r=∑i=1nAi2∑i=1nBi2A⋅B
其中，A 和 B 是两个超参数向量，Ai 和 Bi 是向量中的参数。当 ∣r∣>0.7 时，认为两个特征向量具有强相关性，对应的特征点被匹配。
5. 密度泛函理论计算
使用基于密度泛函理论的CASTEP软件进行第一性原理计算。采用Perdew–Burke–Ernzerhof（PBE）泛函处理电子交换相关作用。WSe₂的动能截断设置为650 eV，IGZO的动能截断设置为780 eV。
6. 有限元分析
使用COMSOL Multiphysics软件进行有限元分析，模拟器件模型中的载流子分布。将2D半导体简化为两个块体，p型半导体面积为20×50 μm²，n型为50×50 μm²，电极覆盖面积为5×50 μm²。p型和n型半导体的价带和导带有效态密度分别设置为7.57×10¹⁸和4.75×10¹⁸ 1/m³，以及5×10¹⁸和5×10¹⁸ 1/m³。
7. 实验验证
静态和动态成像模式：
通过改变栅极电压，将PCHT切换为静态成像模式（实时恒定感知模式）和动态成像模式（具有存储功能的时空平面配置模式）。
在动态成像模式下，通过多次光脉冲激发，观察到暗电流增加并保持在较高水平，形成记忆窗口，表明光敏信息被存储。
在静态成像模式下，器件对光激发的响应表现出时间稳定性，光响应与光脉冲数量无关。
3D视差重建：
使用PCHT阵列捕捉运动物体的特征，并通过光学流梯度（OFG）提取特征点。
通过向量拟合匹配特征点对，并利用视差分析提供深度场坐标。
使用基于视差的空间插值重建完整的空间信息，实现3D视差重建。
通过多视图耦合，将不同时间序列中的平面配置映射到单个2D图中，实现多维重建。
8. 性能测试
功耗测试：
测量了PCHT在不同模式下的功耗，发现在相位反转模式下，器件的峰值功耗为142 pW（Vdd = 5 V）。
成像性能测试：
通过实验验证了PCHT阵列在3D形态重建、2D深度场映射和多视图耦合中的性能。
与传统CMOS成像相比，PCHT阵列在传感器级别记录了光强和时空视差，减少了内存负担，提高了读取速度。
9. 应用演示
眼病检测：
作为概念验证，展示了使用PCHT硬件辅助检测眼病的场景。通过3D重建眼球结构，分析角膜圆锥和近视等问题。
通过上述实验方法，作者成功开发了一种能够实现单目三维视差重建的可重构异质结构晶体管阵列，并展示了其在多种应用场景中的潜力。
