在水里“长”出传感器芯片，华中科技大学科研突破登Nature！

红外成像芯片在结构上由两大核心部分构成：一是负责将入射红外光转换为电信号的感光阵列，二是负责读取、处理并输出信号的读出电路。二者的组合方式，直接决定了芯片的工艺难度与制造成本。

当前主流的短波红外（SWIR）高性能芯片，采用的是 "先分后合" 的制造工艺：感光阵列与读出电路分别独立制作完成后，再逐像素进行精密对准与键合 —— 也就是把两个芯片上的每一个像素点一一对应地贴合在一起。

▲红外传感器芯片结构示意

这一环节的精度要求极高，过程犹如在显微镜下 "穿针引线"，对对准精度、键合一致性与工艺稳定性都提出了近乎苛刻的要求；也正因如此，工艺复杂、良率受限，制造成本居高不下。

这种 "逐像素键合" 的传统路径，构成了短波红外芯片长期以来成本高企、难以大规模普及的核心瓶颈 —— 谁能绕开这道工艺难关，谁就有机会重新定义红外成像芯片的成本曲线。

具体来看，科研团队从自然界中找到了破解思路：贝壳能够在常温海水中长出高度有序的晶层结构，这一生物矿化过程启发了团队 —— 如果能让感光材料直接在电路表面有序生长，就无需再经过 "分别制备、精密对准、逐像素键合" 的繁琐流程。

沿着这一思路，团队对一项已有百余年历史的化学水浴沉积技术进行了改造，让硫化铅（PbS）直接在读出电路表面结晶成膜，从而省去了读出电路与感光层先分别制备、再对准连接的环节 —— 工艺流程被大幅简化，成本与良率瓶颈也随之松动。

但这一路径的难点同样突出：芯片上集成了数十万甚至数百万个像素，溶液体系中任何微小的扰动，都可能导致材料生长参差不齐，进而影响整片芯片的一致性与成像质量。

▲唐江，来源：网络

唐江长期深耕新型光电转换材料与器件领域，目前核心研究方向包括量子点红外探测芯片、卤素钙钛矿 X 射线探测器、卤素钙钛矿发光材料与器件、硒化锑薄膜太阳能电池四大方向，近年来进一步拓展单片集成光电子器件与系统的研究与产业化落地。

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