這款碳納米管非制冷紅外圖像傳感器的靈敏度可達傳統(tǒng)的氧化釩或非晶硅紅外傳感器的三倍以上！

據(jù)麥姆斯咨詢報道，日本電氣（NEC Corporation）近日宣布，其成功開發(fā)出了世界上首款采用高純度半導體碳納米管（CNT）的高靈敏度非制冷紅外圖像傳感器。該傳感器采用了NEC專有的半導體CNT提取技術，NEC計劃將于2025年實現(xiàn)這款非制冷紅外圖像傳感器的實際應用。

紅外圖像傳感器將紅外線轉換為電信號以獲取必要的信息，因此，即使在黑暗中也能夠檢測到人或物體發(fā)出的紅外線。目前，紅外圖像傳感器已經(jīng)廣泛應用于各個領域，以提供安全可靠的社會基礎設施，例如支持汽車在黑暗中行駛的夜視系統(tǒng)、飛機導航支持系統(tǒng)以及安防攝像頭等。

紅外圖像傳感器可以分為兩大類，一種是在極低溫度下工作的“制冷型”，另一種是接近室溫工作的“非制冷型”。制冷型紅外圖像傳感器具有高靈敏度和響應性，但需要大尺寸、高成本、高耗能及定期維護的冷卻器。相比之下，非制冷型紅外圖像傳感器不需要冷卻器，這使其緊湊、經(jīng)濟、功耗低，但與制冷型相比，存在靈敏度和分辨率較差的問題。

（左）單壁CNT的電子顯微照片和圖像，（右）高純度半導體CNT薄膜的原子顯微鏡圖像

NEC在1991年全球首次發(fā)現(xiàn)了CNT，現(xiàn)已成為納米技術領域研發(fā)的領導者。2018年，NEC開發(fā)了一項專有技術，能夠從混合金屬和半導體類單壁CNT中提取高純度的半導體CNT。NEC隨后發(fā)現(xiàn)，用該技術提取的半導體CNT薄膜在接近室溫時具有較大的電阻溫度系數(shù)（TCR）。

新開發(fā)的紅外圖像傳感器就是基于這些成果和技術的結晶。NEC基于其專有技術應用了半導體CNT，具有高TCR（高靈敏度的重要指標）的特點。因而，相比采用氧化釩或非晶硅的主流非制冷紅外圖像傳感器，這款新型傳感器的靈敏度達到了前者的三倍以上。

這款新器件結構的實現(xiàn)，結合了非制冷紅外圖像傳感器中使用的熱分離結構，以及用于實現(xiàn)該結構的MEMS技術，再結合NEC多年來為印刷晶體管積累的CNT印刷和制造技術。基于此，NEC通過結構組件排列，成功驗證了這款640 x 480像素的高清非制冷紅外圖像傳感器。

（左）器件結構，（右）CNT紅外陣列器件照片

這項成果的一部分通過與日本國立高級工業(yè)科學技術研究所（AIST）合作完成。此外，這項成果還得到了JPJ004596的支持，這是一項由日本防衛(wèi)省采購、技術與后勤局（ATLA）開展的安全技術研究促進計劃。

展望未來，NEC將繼續(xù)研發(fā)紅外圖像傳感器技術，實現(xiàn)可為社會各領域做出貢獻的產品和服務。

審核編輯：劉清