瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院與瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)研究所聯(lián)合團(tuán)隊(duì)開發(fā)出新型鈣鈦礦圖像傳感器,,大幅提升了光利用效率和空間分辨率,。這項(xiàng)成果發(fā)表于最新一期《自然》雜志,。
在圖像傳感器中,,單個(gè)像素吸收相應(yīng)波長的光,,并將其轉(zhuǎn)化為電信號,。目前絕大多數(shù)圖像傳感器由硅制成,然而,,硅傳感器中的每個(gè)像素只能吸收約三分之一的入射光,。
新開發(fā)的圖像傳感器基于鹵化鉛鈣鈦礦。這種晶體材料同樣是一種半導(dǎo)體,。與硅不同的是,,它特別易于加工,而且其物理特性可通過具體的化學(xué)組成進(jìn)行調(diào)整,。當(dāng)鈣鈦礦中含有更多碘離子時(shí),,它能夠吸收紅光;如果添加更多溴元素,,則能吸收綠光,;加入更多氯元素,則能吸收藍(lán)光,。整個(gè)過程中無需任何濾光片,,并且,這些鈣鈦礦像素層對其他波長仍然是透明的,,允許它們穿透,。這意味著紅、綠,、藍(lán)像素可在圖像傳感器中垂直堆疊,,而不像硅圖像傳感器那樣只能并排排列。
得益于這種設(shè)計(jì),,新圖像傳感器理論上可捕捉到比同面積傳感器多3倍的光,,同時(shí)帶來3倍的空間分辨率優(yōu)勢。團(tuán)隊(duì)制造出兩款原型,,實(shí)驗(yàn)證明其對光更敏感,,顏色還原更精確,分辨率也遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)硅技術(shù),。每個(gè)像素都能接收所有光線,,也避免了數(shù)字?jǐn)z影中的一些偽影問題,比如“去馬賽克處理”和摩爾紋效應(yīng),。
目前兩款原型的像素尺寸在0.5毫米到1毫米之間,,而商用圖像傳感器的像素尺寸在微米級。未來團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步縮小鈣鈦礦圖像傳感器的像素尺寸,。(記者張佳欣)
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