近日，美國(guó)阿拉巴馬大學(xué)華人教授宋金會(huì)領(lǐng)導(dǎo)的科研小組，研制出像素尺寸僅為50納米的新型圖像傳感器，大幅度打破了當(dāng)前數(shù)字圖像傳感器像素尺寸為1000納米的極限。該研究最近發(fā)表在材料類頂級(jí)科學(xué)期刊《先進(jìn)材料》上。
自數(shù)字圖像傳感器發(fā)明以來，研究者們想盡一切方法來減小像素尺寸，以提高數(shù)字圖像傳感器的分辨率。目前，數(shù)字圖像傳感器CCD和CMOS的最小像素尺寸分別為1.43微米和1.12微米。受半導(dǎo)體薄膜材料物理性質(zhì)與數(shù)字圖像傳感器傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制，這樣的像素尺寸已接近物理極限。若繼續(xù)縮小尺寸，像素將失去感光功能。
宋金會(huì)表示，當(dāng)前數(shù)字圖像傳感器分辨率的突破，必須要從傳感器材料和結(jié)構(gòu)兩方面進(jìn)行徹底的革新，而不能僅靠對(duì)原器件構(gòu)架和材料的改進(jìn)。
為此，宋金會(huì)科研小組利用三維半導(dǎo)體納米材料，采用完全不同于當(dāng)前數(shù)字圖像傳感器的器件機(jī)理，新研制出的納米半導(dǎo)體光電材料和三維器件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了光強(qiáng)傳感和放大雙重功能，進(jìn)一步縮小了像素平面面積，極大降低了傳感器噪音。如果按當(dāng)前流行的全幅相機(jī)傳感器尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，新型傳感器將擁有驚人的3000多億像素，是現(xiàn)在傳感器的10000倍。其具有的超高分辨率將對(duì)圖像信息存儲(chǔ)、超分辨顯微、光與物質(zhì)相互作用以及光子計(jì)算機(jī)等一系列重要的技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響。
下一步，研究人員將在這一新型傳感器基礎(chǔ)上，研究全彩色、高響應(yīng)速度的超高精度數(shù)字圖像傳感器，并以此推進(jìn)其在基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。
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