這款碳納米管非制冷紅外圖像傳感器的靈敏度可達傳統的氧化釩或非晶硅紅外傳感器的三倍以上！

據麥姆斯咨詢報道，日本電氣（NEC Corporation）近日宣布，其成功開發出了世界上首款采用高純度半導體碳納米管（CNT）的高靈敏度非制冷紅外圖像傳感器。該傳感器采用了NEC專有的半導體CNT提取技術，NEC計劃將于2025年實現這款非制冷紅外圖像傳感器的實際應用。

紅外圖像傳感器將紅外線轉換為電信號以獲取必要的信息，因此，即使在黑暗中也能夠檢測到人或物體發出的紅外線。目前，紅外圖像傳感器已經廣泛應用于各個領域，以提供安全可靠的社會基礎設施，例如支持汽車在黑暗中行駛的夜視系統、飛機導航支持系統以及安防攝像頭等。

紅外圖像傳感器可以分為兩大類，一種是在極低溫度下工作的“制冷型”，另一種是接近室溫工作的“非制冷型”。制冷型紅外圖像傳感器具有高靈敏度和響應性，但需要大尺寸、高成本、高耗能及定期維護的冷卻器。相比之下，非制冷型紅外圖像傳感器不需要冷卻器，這使其緊湊、經濟、功耗低，但與制冷型相比，存在靈敏度和分辨率較差的問題。

（左）單壁CNT的電子顯微照片和圖像，（右）高純度半導體CNT薄膜的原子顯微鏡圖像

NEC在1991年全球首次發現了CNT，現已成為納米技術領域研發的領導者。2018年，NEC開發了一項專有技術，能夠從混合金屬和半導體類單壁CNT中提取高純度的半導體CNT。NEC隨后發現，用該技術提取的半導體CNT薄膜在接近室溫時具有較大的電阻溫度系數（TCR）。

新開發的紅外圖像傳感器就是基于這些成果和技術的結晶。NEC基于其專有技術應用了半導體CNT，具有高TCR（高靈敏度的重要指標）的特點。因而，相比采用氧化釩或非晶硅的主流非制冷紅外圖像傳感器，這款新型傳感器的靈敏度達到了前者的三倍以上。

這款新器件結構的實現，結合了非制冷紅外圖像傳感器中使用的熱分離結構，以及用于實現該結構的MEMS技術，再結合NEC多年來為印刷晶體管積累的CNT印刷和制造技術。基于此，NEC通過結構組件排列，成功驗證了這款640 x 480像素的高清非制冷紅外圖像傳感器。

（左）器件結構，（右）CNT紅外陣列器件照片

這項成果的一部分通過與日本國立高級工業科學技術研究所（AIST）合作完成。此外，這項成果還得到了JPJ004596的支持，這是一項由日本防衛省采購、技術與后勤局（ATLA）開展的安全技術研究促進計劃。

展望未來，NEC將繼續研發紅外圖像傳感器技術，實現可為社會各領域做出貢獻的產品和服務。

審核編輯：劉清