比利时IMEC展示新型薄膜单片图像传感器 可以捕获近红外和短波红外中的光线

比利时鲁汶的纳米电子研究中心imec展示了一种新型薄膜单片图像传感器,其能够可以捕获近红外(NIR)和短波红外(SWIR)中的光线。与现有的常规IR成像仪相比,这种基于单片方法的解决方案有望在产量和成本方面实现一个数量级的增长,同时支持数百万像素的分辨率。红外成像仪广泛用于各种应用,而imec表示他们的新技术极大地扩展了这种工具的可能性,包括生物识别,虚拟现实,机器视觉和工业自动化。

迄今为止,红外图像传感器都是通过混合技术生产:分别制造晶体半导体探测器和电子读数器,然后在像素级别实现互连。这是一个昂贵且耗时的过程,且吞吐量低,导致传感器的分辨率受到限制,所以通常需要冷却以降低黑暗条件下的信号噪波。这妨碍了红外成像仪在消费类应用中的广泛采用。研究人员一直在研究探索各种解决方案。Imec表示,他们的方法为高分辨率,低成本,基于晶圆的SWIR成像器铺平了道路。

Imec的红外成像仪由基于直接沉积在电子读数之上的量子点的新颖薄膜光电探测器像素堆叠组成,并且以与单片工艺制造。像素嵌入了新开发的高性能低带隙量子点材料,其能够匹配甚至超过无机光吸收剂的性能。堆叠经过精心设计,能够实现调整并瞄准从可见光到2µm波长的光谱。硅基板上的测试光电二极管在940nm波长位置达到60%以上的外量子效率,在1450nm位置达到20%以上的外量子效率。原型成像仪的分辨率为758×512像素,像素间距为5μm。

imec薄膜成像仪项目经理Pawel Malinowski指出:薄膜成像仪是“由化学,设备工程,读数设计,集成和晶圆制造等领域的专业团队所取得的共同成果”。现有的SWIR光电探测器是几项合作的结果,包括与根特大学和哈瑟尔特大学等机构合作的Flemish VLAIO-SBO project MIRIS (IWT/150029)。

Malinowski补充道:“这一结果为薄膜成像器开启了许多全新的应用领域。我们的成像仪可以集成到下一代的智能手机摄像头中,并配备人眼安全光源,从而实现用于增强现实的紧凑型感应模块……另外,通过在恶劣的天气或烟雾条件下实现功能区分,人们可以设想消防应用,以及将来的高级驾驶员辅助系统。”

展望未来,imec希望开发晶圆级NIR和SWIR图像传感器技术,并为具有创新图像传感器,相机和智能成像应用路线图的公司开发技术。