一枚僅硬幣大小的芯片如“火眼金睛”，能探測更遠更精。更讓人驚喜的是，它的成本可降至傳統短波紅外成像技術的百分之一！

湖北光谷實驗室日前傳來好消息，其聯合華中科技大學科研團隊研發的系列膠體量子點成像芯片實現短波紅外成像，目前已完成中試，性能優越，成本極低，有望顛覆傳統市場。

湖北光谷實驗室膠體量子點短波紅外成像芯片項目負責人、華中科技大學武漢光電國家研究中心教授高亮介紹，團隊從數人起家，耐住寂寞，終于迎來了短波紅外成像技術“黃金期”，正為“中國造”芯片產業化提供強有力的科技支撐。

每個方向都有金字塔，最難的是堅持

人類80%以上的信息通過眼睛獲得，圖像感知是信息社會的主要入口，是消費電子、自動駕駛、物聯網等技術的基礎支撐。看不見的光為什么能檢測出心跳心率？在華科大讀本科時，一次課程設計，讓高亮對紅外探測的“神奇”產生了濃厚興趣。

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勢，可廣泛應用于軍事國防、安全監控、自動駕駛等領域。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。“雖然當時這并非熱門方向，發論文也不太容易，但老師鼓勵我，只要認準了，堅持下來，更有價值和意義。”

紅外成像技術涉及材料、器件、集成電路等多方面，研發周期長，需要人員多。高亮介紹，近年來，紅外成像技術，尤其是量子點紅外成像呈現快速發展的態勢。成像芯片是成像系統最核心部件，對成像質量以及相機成本起著決定性作用。傳統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，無數次實驗終于有了收獲，他們成功研制出國內首款膠體量子點紅外探測芯片，相關成果2022年發表于《Nature Electronics》。“芯片做出來的那一天，所有人都歡欣鼓舞。我們一直堅信，每個方向都有金字塔，最難的就是堅持。”

膠體量子點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。多年來，高亮專注于膠體量子點紅外探測芯片的基礎應用研究，針對材料缺陷多、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。國內首款膠體量子點紅外探測芯片與同類相比，外量子效率國際領先。

新一代開拓者幾乎全是年輕人

這款芯片的研發成功，距離全球量子點紅外探測器首次被論證，僅過去了10余年。2022年全球相關專利申請量激增，從中可見這項技術的飛速發展。

高亮介紹，從2018年的七八人，到現在的60人，團隊也飛速發展著。目前，唐江教授任首席科學家，高亮和華科大集成電路學院劉冬生教授、張建兵副教授是聯合創始人，團隊中八成以上為碩博高材生。“他們是新一代短波紅外成像芯片開拓者。”高亮介紹，僅在量子點紅外探測芯片技術方向，團隊已申請15項發明專利，獲授權7項，原型產品已初步應用在車載應用、水果分揀、物質檢測、半導體檢測等領域。

采訪當天，博士生劉婧正在超凈實驗室和伙伴們分析最新監測數據。她被團隊成員稱為“大師姐”，因為她在團隊待了8年，和團隊一起成長，科研成果頗豐。“我最大的收獲是在研發過程中接觸到多個鏈條的內容，對全流程的認識更清晰、更完整，也對今后的發展更有信心。”

光谷實驗室注重“從1到10”的科研成果轉化落地，針對性組建了“科學家+工程師”聯合攻關團隊，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。“團隊成員基本都是‘90后’，大家很有活力、很有想法，光谷實驗室建設也還不到3年，機制很靈活，在這里拼搏，我很有成就感。”

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、集成等不同的技術背景和能力，能夠形成強大合力。目前，已有企業來洽談成果產業化事宜，他們還將全力解決量子點紅外光傳感器的穩定性和效率問題，并拓展波長和靈敏度方面可能的邊界。

 （來源：湖北日報）