一枚僅硬幣大小的芯片如“火眼金睛”，能探測(cè)更遠(yuǎn)更精。同時(shí)讓人驚喜的是，它的成本可降至傳統(tǒng)短波紅外成像技術(shù)的百分之一！湖北光谷實(shí)驗(yàn)室日前傳來好消息，其聯(lián)合華中科技大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)的系列膠體量子點(diǎn)成像芯片實(shí)現(xiàn)短波紅外成像。目前已完成中試，性能優(yōu)越，成本極低，有望顛覆傳統(tǒng)市場(chǎng)。

團(tuán)隊(duì)成員在實(shí)驗(yàn)室工作

湖北光谷實(shí)驗(yàn)室膠體量子點(diǎn)短波紅外成像芯片項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家研究中心教授高亮介紹，團(tuán)隊(duì)從數(shù)人起家，耐住寂寞，終于迎來了短波紅外成像技術(shù)“黃金期”，正為“中國(guó)造”芯片產(chǎn)業(yè)化提供強(qiáng)有力的科技支撐。

光谷實(shí)驗(yàn)室膠體量子點(diǎn)短波紅外成像芯片項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家研究中心教授高亮

每個(gè)方向都有金字塔，最難的是堅(jiān)持

人類80%以上的信息是通過眼睛獲得，圖像感知是信息社會(huì)的主要入口，是消費(fèi)電子、自動(dòng)駕駛、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的基礎(chǔ)支撐?？床灰姷墓鉃槭裁茨軝z測(cè)出心跳心率？在華科大讀本科時(shí)，一次課程設(shè)計(jì)，讓高亮對(duì)紅外探測(cè)的“神奇”產(chǎn)生了濃厚的興趣。

相較于可見光成像，短波紅外成像具有可穿云透霧、可透視硅片等顯著優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于軍事國(guó)防、安全監(jiān)控、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域。12年前，高亮成為華科大光學(xué)與電子信息學(xué)院院長(zhǎng)唐江教授的博士生，更堅(jiān)定了自己的研究方向?！半m然當(dāng)時(shí)這并非熱門方向，發(fā)論文也不太容易，但老師鼓勵(lì)我，只要認(rèn)準(zhǔn)了，堅(jiān)持下來，更有價(jià)值和意義?！?

紅外成像技術(shù)涉及材料、器件、集成電路等多方面，研發(fā)周期長(zhǎng)，需要人員多。高亮介紹，近年來，紅外成像技術(shù)，尤其是量子點(diǎn)紅外成像呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。成像芯片是成像系統(tǒng)最核心部件，對(duì)成像質(zhì)量以及相機(jī)成本起著決定性作用。傳統(tǒng)銦鎵砷短波紅外芯片造價(jià)極其昂貴，使得短波紅外相機(jī)均價(jià)高達(dá)20余萬元，嚴(yán)重制約著市場(chǎng)增長(zhǎng)特別是消費(fèi)應(yīng)用。

2018年，高亮團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)了膠體量子點(diǎn)，這是一種新興納米材料，他們通過低溫的溶液法制備工藝，探索適于自動(dòng)化制備的最佳窗口，實(shí)現(xiàn)可與硅基芯片一體化集成的量子點(diǎn)短波紅外成像芯片。

高亮前不久獲評(píng)2023年“湖北向上向善好青年”

功夫不負(fù)有心人，無數(shù)次實(shí)驗(yàn)終于有了收獲，他們成功研制出國(guó)內(nèi)首款膠體量子點(diǎn)紅外探測(cè)芯片，相關(guān)成果2022年發(fā)表于《Nature Electronics》?！靶酒龀鰜淼哪且惶?，所有人都?xì)g欣鼓舞。我們一直堅(jiān)信，每個(gè)方向都有金字塔，最難的就是堅(jiān)持?！?

膠體量子點(diǎn)紅外探測(cè)芯片技術(shù)正在向第三代微型、高性能和低成本的方向發(fā)展，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)紅外探測(cè)芯片技術(shù)彎道超車的突破口。多年來，高亮專注于膠體量子點(diǎn)紅外探測(cè)芯片的基礎(chǔ)應(yīng)用研究，針對(duì)材料缺陷多、器件結(jié)構(gòu)不兼容、集成工藝不成熟等瓶頸問題，提出芯片材料液相外延鈍化新策略、設(shè)計(jì)制備新型頂入射器件、開發(fā)硅基一體化集成工藝。國(guó)內(nèi)首款膠體量子點(diǎn)紅外探測(cè)芯片與同類相比，外量子效率國(guó)際領(lǐng)先。

“大師姐”劉婧

新一代開拓者幾乎全是年輕人