利用顛覆性技術(shù)膠體量子點紅外探測成像做成的“視覺芯片”及芯片封裝模組裝到手機、檢測器上，可以“穿透”介質(zhì)，看到肉眼看不到的“真相”。

一枚僅硬幣大小的芯片如“火眼金睛”，能探測更遠更精。同時讓人驚喜的是，它的成本可降至傳統(tǒng)短波紅外成像技術(shù)的百分之一！湖北光谷實驗室日前傳來好消息，其聯(lián)合華中科技大學科研團隊研發(fā)的系列膠體量子點成像芯片實現(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。


“冷板凳”一坐就是10年

“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至1萬元?！惫夤葘嶒炇衣?lián)合創(chuàng)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(fā)的產(chǎn)品，自豪地介紹。高科技的背后，是半導體光電相關(guān)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(shù)電路進行處理，最后得到紅外的圖像?！?/span>

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

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(lǐng)域的熱門方向。

“新的、火熱的科研，也許發(fā)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(lǐng)域“坐冷板凳”。興趣是最強的創(chuàng)新驅(qū)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?！?/span>

基于量子點材料做紅外探測器的方式，隨后，他跟隨師兄們做了大量的研究實踐?！安┦科陂g去了這個技術(shù)的鼻祖多倫多大學，看到國際最新的發(fā)展趨勢，也更堅定了自己要在這條路上一直走下去的決心?！被剡^頭來看，高亮的產(chǎn)學研經(jīng)歷，正是一條“以用為導向”的科研成果轉(zhuǎn)化之路。


突破五大關(guān)鍵環(huán)節(jié)

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，可廣泛應用于軍事國防、安全監(jiān)控、自動駕駛等領(lǐng)域。12年前，高亮成為華科大光學與電子信息學院院長唐江教授的博士生，更堅定了自己的研究方向?！半m然當時這并非熱門方向，發(fā)論文也不太容易，但老師鼓勵我，只要認準了，堅持下來，更有價值和意義?！?/span>

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，需要人員多。高亮介紹，近年來，紅外成像技術(shù)，尤其是量子點紅外成像呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢。成像芯片是成像系統(tǒng)最核心部件，對成像質(zhì)量以及相機成本起著決定性作用。傳統(tǒng)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20余萬元，嚴重制約著市場增長特別是消費應用。

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

功夫不負有心人，無數(shù)次實驗終于有了收獲，他們成功研制出國內(nèi)首款膠體量子點紅外探測芯片。聯(lián)合科研團隊先后突破了材料-器件-電路-集成-系統(tǒng)5個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，突破傳統(tǒng)工藝限制，開拓全新工藝路線，低溫一體化集成，開發(fā)研制出國內(nèi)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。


“從1到10”成果轉(zhuǎn)化落地

目前，產(chǎn)品訂單已遍布全國，南方科技大學、浙江大學、西北工業(yè)大學和國內(nèi)消費級龍頭模組企業(yè)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(chǎn)品已申請十五項發(fā)明專利，已獲授權(quán)七項。產(chǎn)品已應用在車載應用、水果分揀、物質(zhì)檢測、半導體檢測、安防監(jiān)控等領(lǐng)域。“僅一二個月，我們就銷售了50多萬，今年預計將達到1000萬以上?！笨纯梢姽庵匆?，開辟短波紅外新時代！高亮和團隊對未來充滿了期待。

光谷實驗室注重“從1到10”的科研成果轉(zhuǎn)化落地，針對性組建了“科學家+工程師”聯(lián)合攻關(guān)團隊，高亮團隊就有8名工程師。工程師孫磊去年4月來到實驗室，此前他在華為工作了4年多?！皥F隊基本都是90后，大家很有活力，很有想法，很有沖勁，光谷實驗室建設也還不到3年，機制很靈活，在這里拼博，我很有成就感?！?/span>

高亮自豪地說，團隊有明確的目標，同時互補性高，不同成員具有材料、器件、電路、集成等不同的技術(shù)背景和能力，能夠形成強大合力。目前，已有企業(yè)來洽談成果產(chǎn)業(yè)化事宜，他們還將全力解決量子點紅外光傳感器的穩(wěn)定性和效率問題，并拓展波長和靈敏度方面可能的邊界。