基于8英寸晶圓級工藝的紅外光源及其納米森林輻射層材料

作為非色散紅外(NDIR)氣體傳感器的核心部件，高性能MEMS紅外光源在智慧農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領域具有重要的應用價值。現(xiàn)有的MEMS紅外光源普遍存在輻射區(qū)溫度均勻性差、功耗高等瓶頸問題。近日，中國科學院微電子研究所健康電子中心毛海央研究員團隊提出了一種基于8英寸晶圓級工藝的單片集成紅外光源(ANF-IRS)結(jié)構(gòu)，通過引入Al納米顆粒修飾的納米森林(ANFs)作為高發(fā)射率輻射層，顯著提升了器件在目標波長的紅外發(fā)射能力。研究團隊結(jié)合微加熱器幾何形狀的迭代優(yōu)化設計，有效解決了傳統(tǒng)光源溫度分布不均的問題，在大幅降低功耗密度的同時顯著提高了運行效率 。所研制的光源已成功應用于集成化NDIR檢測系統(tǒng)，在溫室環(huán)境下實現(xiàn)了對植物光合與呼吸作用致氣體濃度波動的實時監(jiān)測，為智慧農(nóng)業(yè)提供了低功耗的新型硬件支撐。

基于上述成果的研究論文“An Ultra-Low-Power and High-Temperature-Homogeneity Wafer-Scale Infrared Source”發(fā)表在國際著名期刊Energy & Environmental Materials上。微電子所博士研究生張起睿為該文章的第一作者，健康電子中心毛海央研究員、先導中心周娜高級工程師以及復旦大學李文武教授為該文章的通訊作者。

該項研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃和中國科學院青促會項目等的支持。

審核編輯 黃宇