比利時魯汶的納米電子研究中心imec展示了一種新型薄膜單片圖像傳感器，其能夠可以捕獲近紅外(NIR)和短波紅外(SWIR)中的光線。與現(xiàn)有的常規(guī)IR成像儀相比，這種基于單片方法的解決方案有望在產(chǎn)量和成本方面實現(xiàn)一個數(shù)量級的增長，同時支持數(shù)百萬像素的分辨率。紅外成像儀廣泛用于各種應(yīng)用，而imec表示他們的新技術(shù)極大地擴展了這種工具的可能性，包括生物識別，虛擬現(xiàn)實，機器視覺和工業(yè)自動化。

迄今為止，紅外圖像傳感器都是通過混合技術(shù)生產(chǎn)：分別制造晶體半導(dǎo)體探測器和電子讀數(shù)器，然后在像素級別實現(xiàn)互連。這是一個昂貴且耗時的過程，且吞吐量低，導(dǎo)致傳感器的分辨率受到限制，所以通常需要冷卻以降低黑暗條件下的信號噪波。這妨礙了紅外成像儀在消費類應(yīng)用中的廣泛采用。研究人員一直在研究探索各種解決方案。Imec表示，他們的方法為高分辨率，低成本，基于晶圓的SWIR成像器鋪平了道路。

Imec的紅外成像儀由基于直接沉積在電子讀數(shù)之上的量子點的新穎薄膜光電探測器像素堆疊組成，并且以與單片工藝制造。像素嵌入了新開發(fā)的高性能低帶隙量子點材料，其能夠匹配甚至超過無機光吸收劑的性能。堆疊經(jīng)過精心設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)整并瞄準(zhǔn)從可見光到2µm波長的光譜。硅基板上的測試光電二極管在940nm波長位置達到60%以上的外量子效率，在1450nm位置達到20%以上的外量子效率。原型成像儀的分辨率為758×512像素，像素間距為5μm。

imec薄膜成像儀項目經(jīng)理Pawel Malinowski指出：薄膜成像儀是“由化學(xué)，設(shè)備工程，讀數(shù)設(shè)計，集成和晶圓制造等領(lǐng)域的專業(yè)團隊所取得的共同成果”。現(xiàn)有的SWIR光電探測器是幾項合作的結(jié)果，包括與根特大學(xué)和哈瑟爾特大學(xué)等機構(gòu)合作的Flemish VLAIO-SBO project MIRIS (IWT/150029)。

Malinowski補充道：“這一結(jié)果為薄膜成像器開啟了許多全新的應(yīng)用領(lǐng)域。我們的成像儀可以集成到下一代的智能手機攝像頭中，并配備人眼安全光源，從而實現(xiàn)用于增強現(xiàn)實的緊湊型感應(yīng)模塊……另外，通過在惡劣的天氣或煙霧條件下實現(xiàn)功能區(qū)分，人們可以設(shè)想消防應(yīng)用，以及將來的高級駕駛員輔助系統(tǒng)。”

展望未來，imec希望開發(fā)晶圓級NIR和SWIR圖像傳感器技術(shù)，并為具有創(chuàng)新圖像傳感器，相機和智能成像應(yīng)用路線圖的公司開發(fā)技術(shù)。

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