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比利时IMEC展示新型薄膜单片图像传感器,可以捕获近红外、短波红外光

时间:2020-01-13

资料来源:比利时鲁汶纳米电子研究中心imec展示了一种新型薄膜单片图像传感器,能够捕捉近红外(NIR)和短波红外(SWIR)的光。与现有的传统红外成像器相比,这种单片解决方案有望在产量和成本上实现数量级的提高,同时支持数百万像素的分辨率。红外成像仪被广泛应用于各种应用,imec表示,他们的新技术极大地拓展了这类工具的可能性,包括生物识别、虚拟现实、机器视觉和工业自动化。

迄今为止,红外图像传感器是通过混合技术生产的:晶体半导体探测器和电子阅读器是分开制造的,然后在像素级相互连接。这是一个昂贵且耗时的低吞吐量过程,限制了传感器的分辨率,因此通常需要冷却来降低黑暗条件下的信号噪声。这阻碍了红外成像仪在消费者应用中的广泛使用。研究人员一直在研究和探索各种解决方案。Imec表示,他们的方法为高分辨率、低成本、基于晶片的SWIR成像仪铺平了道路。

Imec的红外成像仪由一种新型薄膜光电探测器像素叠层组成,该叠层基于直接沉积在电子读数上的量子点,并采用单片工艺制造。像素嵌入新开发的高性能低带隙量子点材料,可以匹配甚至超过无机光吸收剂的性能。该堆栈经过精心设计,可将可见光光谱调整至2μm波长。硅衬底上的测试光电二极管在940纳米波长下具有60%以上的外部量子效率,在1450纳米波长下具有20%以上的外部量子效率。原型成像仪分辨率为758×512像素,像素间距为5 μm。IMEC薄膜成像仪项目经理

Pawel马林诺夫斯基指出,薄膜成像仪是“化学、设备工程、阅读设计、集成和晶圆制造领域专业团队的共同成就”。现有的SWIR光电探测器是几项合作的结果,包括佛兰芒VLAIO-SBO项目MIRIS (IWT/)与根特大学和哈锡尔特大学等机构的合作。

马林诺夫斯基补充道:“这个结果为薄膜成像器开辟了许多新的应用。我们的成像仪可以集成到下一代智能手机相机中,并配备人眼安全光源,从而实现增强现实的紧凑传感模块.此外,人们可以通过在恶劣天气或烟雾条件下实现功能区分来想象消防应用和未来先进的驾驶员辅助系统。”

展望未来,imec希望为拥有创新图像传感器、相机和智能成像应用路线图的公司开发晶圆级近红外和SWIR图像传感器技术。

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