一顆黃豆大小的芯片，利用新技術膠體量子點紅外探測成像做成“視覺芯片”，裝到手機、檢測器上，可以“穿透”介質，看到肉眼看不到的“真相”。

光谷實驗室近日宣布，其聯合科研團隊（華中科技大學實驗室、溫州實驗室）研發的膠體量子點成像芯片已實現短波紅外成像。目前，已完成小試、中試，可大面積加工，兼容12寸CMOS晶圓制備工藝，同時成本極低，有望顛覆市場。

成果轉化的背后

“冷板凳”一坐就是12年

多年來，高亮專注于CQD紅外探測芯片的基礎應用研究，主要貢獻體現在CQD芯片材料、器件、集成的核心制備。長江日報記者周超 攝

“不要看這一顆顆小小的芯片，它們價值不低，一顆可以賣到5000元至1萬元。”光谷實驗室聯合創始人、華中科技大學武漢光電國家研究中心教授高亮指著自己團隊研發的產品，自豪地介紹。

高科技的背后是半導體光電相關的原理，“它是用膠體量子點，把紅外光給吸收了，然后把它變成電子，電子再被這個讀數電路進行處理，最后得到紅外的圖像。”

膠體量子點（CQD）紅外探測芯片技術正在向第三代微型、高性能和低成本的方向發展，是我國實現紅外探測芯片技術彎道超車的突破口。

膠體量子點成像芯片12寸CMOS晶圓，目前已完成小試、中試，可大面積加工。長江日報記者周超 攝

12年前，高亮是華中科技大學光學與電子信息學院院長唐江教授的博士生，出于自己的喜好和判斷，他并沒有選擇當時半導體國際前沿領域的熱門方向。

“新的、火熱的科研，也許發論文會更容易，但我對半導體新材料電子器件更感興趣。”高亮稱，讀書時，他選擇了在二維材料半導體、鈣礦半導體、硫金屬氟化物等領域“坐冷板凳”。

興趣是最強的創新驅動，大三時，高亮做了一個課程設計“用光電的形式測自己的心跳”，讀研的時候，高亮覺得“紅外光一般人也看不到，但它有那么多功能，我要一直跟下去”。

基于量子點材料做紅外探測器的方式，他跟隨師兄們做了大量的研究實踐。“博士期間去了多倫多大學，看到國際最新的發展趨勢，也更堅定了自己要在這條路上一直走下去的決心。”

回過頭來看，高亮的產學研經歷，正是一條“以用為導向”的科研成果轉化之路。

近日，高亮獲評2023年“湖北向上向善好青年”。據了解，多年來，高亮專注于CQD紅外探測芯片的基礎應用研究，主要貢獻體現在CQD芯片材料、器件、集成的核心制備。針對CQD芯片材料缺陷多、器件結構不兼容、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、設計制備新型頂入射器件、開發硅基一體化集成工藝，依托團隊聯合華為公司研制出國內首款CQD紅外探測芯片，與同類CQD芯片比較，外量子效率國際領先。

“視覺芯片”突破五大關鍵環節

做出國內首款樣機

據了解，量子點成像芯片也稱“視覺芯片”。在食品檢測、半導體檢測等工業應用中，基于短波紅外成像的機器視覺如同機器的“眼睛”，具有重要意義。

成像芯片作為成像系統最核心部件，對成像質量以及相機成本均起著決定性作用。

國外銦鎵砷短波紅外芯片造價極其昂貴，使得短波紅外相機均價高達25萬元，嚴重制約著市場增長。進口一枚短波紅外做成的芯片往往需要上萬元，而光谷實驗室同類產品量產后，只售數百元。

高亮稱，50人的團隊是新一代短波紅外成像芯片開拓者，唐江教授任首席科學家，他和華中科技大學光學與電子信息學/武漢光電國家研究中心雙聘副教授張建兵是聯合創始人，包括華中科技大學參與校內基礎研究的學生，團隊人員中80%以上為碩博高材生。

聯合科研團隊先后突破了材料—器件—電路—集成—系統5個關鍵環節，突破傳統工藝限制，開拓全新工藝路線，低溫一體化集成，開發研制出國內首款量子點紅外成像樣機，售價將只有國外的1%，成本大大降低。

目前，產品訂單已遍布全國，南方科技大學、浙江大學、西北工業大學和國內消費級龍頭模組企業均向光谷實驗室“拋下橄欖枝”。

穿云透霧，面向手機模組、車載相機等消費級應用場景，該產品已申請十五項發明專利，已獲授權七項。產品已應用在車載應用、水果分揀、物質檢測、半導體檢測、安防監控等領域。

“僅一二個月，我們就銷售了50多萬元，今年預計將達到1000萬元以上。”看可見光之未見，開辟短波紅外新時代！高亮和團隊對未來充滿了期待。

審核編輯 黃宇