利用颠覆性技术胶体量子点红外探测成像做成的“视觉芯片”及芯片封装模组装到手机、检测器上，可以“穿透”介质，看到肉眼看不到的“真相”。

一枚仅硬币大小的芯片如“火眼金睛”，能探测更远更精。同时让人惊喜的是，它的成本可降至传统短波红外成像技术的百分之一！湖北光谷实验室日前传来好消息，其联合华中科技大学科研团队研发的系列胶体量子点成像芯片实现短波红外成像。目前已完成中试，性能优越，成本极低，有望颠覆传统市场。


“冷板凳”一坐就是10年

“不要看这一颗颗小小的芯片，它们价值不低，一颗可以卖到5000至1万元。”光谷实验室联合创始人、华中科技大学武汉光电国家研究中心教授高亮指着自己团队研发的产品，自豪地介绍。高科技的背后，是半导体光电相关的原理，“它是用胶体量子点，把红外光给吸收了，然后把它变成电子，电子再被这个读数电路进行处理，最后得到红外的图像。”

胶体量子点（CQD）红外探测芯片技术正在向第三代微型、高性能和低成本的方向发展，是我国实现红外探测芯片技术弯道超车的突破口。

12年前，高亮是华中科技大学光学与电子信息学院院长唐江教授的博士生，出于自己的喜好和判断，他并没有选择当时半导体国际前沿领域的热门方向。

“新的、火热的科研，也许发论文会更容易，但我对半导体新材料电子器件更感兴趣。”高亮称，读书时，他选择了在二维材料半导体、钙矿半导体、硫金属氟化物等领域“坐冷板凳”。兴趣是最强的创新驱动，大三时，高亮做了一个课程设计“用光电的形式测自己的心跳”，读研时候，高亮觉得“红外光一般人也看不到，但它有那么多功能，我要一直跟下去。”

基于量子点材料做红外探测器的方式，随后，他跟随师兄们做了大量的研究实践。“博士期间去了这个技术的鼻祖多伦多大学，看到国际最新的发展趋势，也更坚定了自己要在这条路上一直走下去的决心。”回过头来看，高亮的产学研经历，正是一条“以用为导向”的科研成果转化之路。


突破五大关键环节

相较于可见光成像，短波红外成像具有可穿云透雾、可透视硅片等显著优势，可广泛应用于军事国防、安全监控、自动驾驶等领域。12年前，高亮成为华科大光学与电子信息学院院长唐江教授的博士生，更坚定了自己的研究方向。“虽然当时这并非热门方向，发论文也不太容易，但老师鼓励我，只要认准了，坚持下来，更有价值和意义。”

红外成像技术涉及材料、器件、集成电路等多方面，研发周期长，需要人员多。高亮介绍，近年来，红外成像技术，尤其是量子点红外成像呈现快速发展的态势。成像芯片是成像系统最核心部件，对成像质量以及相机成本起着决定性作用。传统铟镓砷短波红外芯片造价极其昂贵，使得短波红外相机均价高达20余万元，严重制约着市场增长特别是消费应用。

2018年，高亮团队瞄准了胶体量子点，这是一种新兴纳米材料，他们通过低温的溶液法制备工艺，探索适于自动化制备的最佳窗口，实现可与硅基芯片一体化集成的量子点短波红外成像芯片。

功夫不负有心人，无数次实验终于有了收获，他们成功研制出国内首款胶体量子点红外探测芯片。联合科研团队先后突破了材料-器件-电路-集成-系统5个关键环节，突破传统工艺限制，开拓全新工艺路线，低温一体化集成，开发研制出国内首款量子点红外成像样机，售价将只有国外的1%，成本大大降低。


“从1到10”成果转化落地

目前，产品订单已遍布全国，南方科技大学、浙江大学、西北工业大学和国内消费级龙头模组企业均向光谷实验室“抛下橄榄枝”。

穿云透雾，面向手机模组、车载相机等消费级应用场景，该产品已申请十五项发明专利，已获授权七项。产品已应用在车载应用、水果分拣、物质检测、半导体检测、安防监控等领域。“仅一二个月，我们就销售了50多万，今年预计将达到1000万以上。”看可见光之未见，开辟短波红外新时代！高亮和团队对未来充满了期待。

光谷实验室注重“从1到10”的科研成果转化落地，针对性组建了“科学家+工程师”联合攻关团队，高亮团队就有8名工程师。工程师孙磊去年4月来到实验室，此前他在华为工作了4年多。“团队基本都是90后，大家很有活力，很有想法，很有冲劲，光谷实验室建设也还不到3年，机制很灵活，在这里拼博，我很有成就感。”

高亮自豪地说，团队有明确的目标，同时互补性高，不同成员具有材料、器件、电路、集成等不同的技术背景和能力，能够形成强大合力。目前，已有企业来洽谈成果产业化事宜，他们还将全力解决量子点红外光传感器的稳定性和效率问题，并拓展波长和灵敏度方面可能的边界。