4月7日，記者從西安電子科技大學(xué)獲悉：該校胡輝勇教授團隊成功研制出基于硅鍺工藝的單光子雪崩二極管芯片，大幅降低短波紅外探測技術(shù)成本。這項突破讓原本單顆動輒數(shù)千美元的高端芯片，有望以百分之一的成本進入智能手機、車載激光雷達等領(lǐng)域，打開消費電子、智能駕駛等百億級市場大門。

短波紅外探測技術(shù)具備穿透霧霾、在黑夜中清晰成像的能力，還可識別不同物質(zhì)的材質(zhì)特征，在智能手機暗光拍照、車載激光雷達、工業(yè)無損檢測等領(lǐng)域擁有廣闊前景。“市面上大多采用銦鎵砷材料生產(chǎn)短波紅外探測芯片，成本昂貴，單芯片成本高達數(shù)百至數(shù)千美元。這導(dǎo)致其難以大規(guī)模量產(chǎn)。”團隊技術(shù)核心成員王利明說。

短波紅外探測技術(shù)應(yīng)用場景

如何破局？西安電子科技大學(xué)科研團隊選擇用硅鍺這個廉價且常見的材料生產(chǎn)短波紅外探測技術(shù)芯片。“硅鍺芯片成本僅為銦鎵砷芯片的百分之一。這也意味著，我們可以用造手機芯片的方式和成本基礎(chǔ)，去制造原本天價的短波紅外探測器。”王利明解釋。

然而，理想與現(xiàn)實之間橫亙著巨大技術(shù)鴻溝。硅與鍺的原子排列周期存在4.2%的錯位——就像兩位習(xí)慣不同步伐的舞者共舞，稍有不慎就會步伐凌亂。這種錯位會導(dǎo)致材料缺陷和探測器漏電，令該技術(shù)在20多年里難以“走”出實驗室。為了攻克這一難題，團隊在材料生長、界面處理、器件設(shè)計等層面展開了系統(tǒng)性攻關(guān)。

“目前，團隊打通了‘器件設(shè)計仿真—材料外延生長—專用工藝流片—匹配電路設(shè)計—成像系統(tǒng)驗證’全流程自主研發(fā)閉環(huán)。在近室溫條件下，團隊研制的硅鍺單光子探測器的核心性能已具備與國際一線梯隊產(chǎn)品同臺競技的實力。”王利明自豪地說。

“我們正在建設(shè)的硅鍺專用流片線預(yù)計2026年底投產(chǎn)，具備快速迭代、工藝可控、低成本驗證等優(yōu)勢。”胡輝勇說，“我們將全力推進硅鍺短波紅外探測技術(shù)‘走’出實驗室，實現(xiàn)大規(guī)模轉(zhuǎn)化，讓過去‘用不起’的智能感知技術(shù)早日走進千行百業(yè)、千家萬戶。”（記者 郭詩夢）

來源：陜西日報

網(wǎng)編：王慧