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传感器像素尺寸仅五十纳米破极限

2015-11-05 08:59
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   近日,美国阿拉巴马大学华人教授宋金会领导的科研小组,研制出像素尺寸仅为50纳米的新型图像传感器,大幅度打破了当前数字图像传感器像素尺寸为1000纳米的极限。该研究最近发表在材料类顶级科学期刊《先进材料》上。

  自数字图像传感器发明以来,研究者们想尽一切方法来减小像素尺寸,以提高数字图像传感器的分辨率。目前,数字图像传感器CCD和CMOS的最小像素尺寸分别为1.43微米和1.12微米。受半导体薄膜材料物理性质与数字图像传感器传统结构的限制,这样的像素尺寸已接近物理极限。若继续缩小尺寸,像素将失去感光功能。

  宋金会表示,当前数字图像传感器分辨率的突破,必须要从传感器材料和结构两方面进行彻底的革新,而不能仅靠对原器件构架和材料的改进。

  为此,宋金会科研小组利用三维半导体纳米材料,采用完全不同于当前数字图像传感器的器件机理,新研制出的纳米半导体光电材料和三维器件结构,实现了光强传感和放大双重功能,进一步缩小了像素平面面积,极大降低了传感器噪音。如果按当前流行的全幅相机传感器尺寸为标准,新型传感器将拥有惊人的3000多亿像素,是现在传感器的10000倍。其具有的超高分辨率将对图像信息存储、超分辨显微、光与物质相互作用以及光子计算机等一系列重要的技术科学领域产生巨大影响。

  下一步,研究人员将在这一新型传感器基础上,研究全彩色、高响应速度的超高精度数字图像传感器,并以此推进其在基础科学与技术领域的应用。

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