11月7日消息，據報道，比利時魯汶納米電子和數字技術研究與創新中心imec展示了一種能夠捕捉近紅外（NIR）和短波紅外（SWIR）光的新型單片薄膜圖像傳感器。據imec估計，與現有紅外探測器相比，這種單片集成方案有望在制造產量和成本方面獲得一個數量級的改善，同時還能實現數百萬像素的分辨率。

紅外探測器應用非常廣泛，而imec的新技術將極大地擴展其應用可能，包括安防監視、生物識別、虛擬/增強現實（VR/AR）、機器視覺以及工業自動化等。

上圖為可以捕捉SWIR光譜的圖像傳感器晶圓。與現有的常規紅外探測器相比，以晶圓級工藝生產的新型薄膜成像傳感器在實現數百萬像素分辨率的同時，可以大幅提高產量、降低成本。

迄今為止，紅外探測器都是通過混合技術制造的：晶體半導體探測器和電子讀出電路分別制造，然后進行像素或芯片級互連。這是一種高成本且耗時的低產量制造工藝，導致傳感器的分辨率受到限制，且通常需要冷卻以降低黑暗條件下的信號噪聲。

這阻礙了紅外探測器在消費類領域的廣泛應用。一直以來，研究人員都在研究各種單片集成方案。據imec稱，其方案為高分辨率、低成本、晶圓級SWIR傳感器鋪平了道路。

imec開發的這款紅外探測器由一種新穎的薄膜光電探測器像素堆棧組成，這些像素堆棧基于直接沉積在電子讀出電路頂部的量子點。它們采用與晶圓級規模生產兼容的單片工藝制造。其像素嵌入了新開發的高性能低帶隙量子點材料，這種材料的性能達到甚至超越了傳統的無機光吸收材料。精心設計的像素堆棧可以進行調整，以捕捉從可見光一直到2 μm波長的光譜。

imec開發的硅基板上的光電二極管測試原型在940 nm處實現了60%以上的外量子效率（超過目前最先進的技術），在1450 nm處達到20%以上的外量子效率，從而可以跟商業化銦鎵砷（InGaAs）光電探測器媲美，在暗電流下進行非制冷工作。這款原型的分辨率為758 x 512像素，像元間距為5 μm。

imec薄膜探測器項目經理Pawel Malinowski說：“這款薄膜探測器是由化學、器件設計、讀出電路設計、集成和晶圓制造等領域專家組成的專業研究團隊一起開發的共同成果。”

Malinowski說：“這一研究成果為薄膜探測器打開了許多新的應用領域。我們的探測器可以集成到下一代智能手機攝像頭中，結合人眼安全的光源，可以實現用于增強現實（AR）的緊湊型傳感模塊。在檢測應用中，它們可以用于食品或塑料的分類，以及在安防監視應用中，用于對比度更好的低照度攝像頭。此外，通過在惡劣天氣或煙霧條件下實現的特征識別功能，它還有潛力用于消防應用，未來，還可以用于汽車高級駕駛輔助系統（ADAS）。”

下一步，imec的目標是開發晶圓級NIR和SWIR圖像傳感器技術，為計劃開發創新型圖像傳感器、攝像頭和智能成像應用的廠商提供技術支撐。

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