NEC开发全球首款碳纳米管非制冷红外图像传感器

这款碳纳米管非制冷红外图像传感器的灵敏度可达传统的氧化钒或非晶硅红外传感器的三倍以上！

据麦姆斯咨询报道，日本电气（NEC Corporation）近日宣布，其成功开发出了世界上首款采用高纯度半导体碳纳米管（CNT）的高灵敏度非制冷红外图像传感器。该传感器采用了NEC专有的半导体CNT提取技术，NEC计划将于2025年实现这款非制冷红外图像传感器的实际应用。

红外图像传感器将红外线转换为电信号以获取必要的信息，因此，即使在黑暗中也能够检测到人或物体发出的红外线。目前，红外图像传感器已经广泛应用于各个领域，以提供安全可靠的社会基础设施，例如支持汽车在黑暗中行驶的夜视系统、飞机导航支持系统以及安防摄像头等。

红外图像传感器可以分为两大类，一种是在极低温度下工作的“制冷型”，另一种是接近室温工作的“非制冷型”。制冷型红外图像传感器具有高灵敏度和响应性，但需要大尺寸、高成本、高耗能及定期维护的冷却器。相比之下，非制冷型红外图像传感器不需要冷却器，这使其紧凑、经济、功耗低，但与制冷型相比，存在灵敏度和分辨率较差的问题。

（左）单壁CNT的电子显微照片和图像，（右）高纯度半导体CNT薄膜的原子显微镜图像

NEC在1991年全球首次发现了CNT，现已成为纳米技术领域研发的领导者。2018年，NEC开发了一项专有技术，能够从混合金属和半导体类单壁CNT中提取高纯度的半导体CNT。NEC随后发现，用该技术提取的半导体CNT薄膜在接近室温时具有较大的电阻温度系数（TCR）。

新开发的红外图像传感器就是基于这些成果和技术的结晶。NEC基于其专有技术应用了半导体CNT，具有高TCR（高灵敏度的重要指标）的特点。因而，相比采用氧化钒或非晶硅的主流非制冷红外图像传感器，这款新型传感器的灵敏度达到了前者的三倍以上。

这款新器件结构的实现，结合了非制冷红外图像传感器中使用的热分离结构，以及用于实现该结构的MEMS技术，再结合NEC多年来为印刷晶体管积累的CNT印刷和制造技术。基于此，NEC通过结构组件排列，成功验证了这款640 x 480像素的高清非制冷红外图像传感器。

（左）器件结构，（右）CNT红外阵列器件照片

这项成果的一部分通过与日本国立高级工业科学技术研究所（AIST）合作完成。此外，这项成果还得到了JPJ004596的支持，这是一项由日本防卫省采购、技术与后勤局（ATLA）开展的安全技术研究促进计划。

展望未来，NEC将继续研发红外图像传感器技术，实现可为社会各领域做出贡献的产品和服务。

审核编辑：刘清