编者按：本文来自微信大众号“MEMS”（ID：MEMSensor），作者麦姆斯咨询殷飞，原文标题《运用纳米天线打破传统红外探测器规划极限，大幅进步探测器功能》，36氪经授权发布。

据麦姆斯咨询报导，美国桑迪亚国家试验室（Sandia National Laboratories）的研讨人员开发了一种微型纳米天线，可认为“捕捉”热量的相机和传感器供给更明晰的热红外辐射图画，用于从天文学研讨到人、建筑物和物品等安防运用。

美国桑迪亚国家试验室研讨人员开发的这种根据纳米天线的探测器，能够将热红外相机的信号进步2~3倍，一起将暗电流下降10至100倍，然后大幅进步成像质量。

“热红外相机和传感器现已存在了50年，但相机镜头或传感器光学系统背面的探测器传统规划好像现已达到了功能极限。”美国桑迪亚国家试验室纳米天线项目负责人David Peters说。

他表明，进步红外探测器的灵敏度，打破典型规划所能供给的功能极限，对美国桑迪亚国家试验室的国家安全作业，以及其他运用（如天文学研讨）都很重要。

用更少的资料，捕捉更多的信号

红外探测器的灵敏度和成像质量一般依赖于必定厚度的探测器资料层，该资料层吸收入射热量并将其转化为可捕捉的电信号，然后转化为图画。探测器资料层的厚度决议了相机能够吸收并读取的热量，可是，过厚的探测器资料层也有缺陷。

Peters介绍说：“探测器资料会自发地发生可被捕捉的电子，这添加了图画噪声，从而下降成像质量。这种被称为暗电流的现象会跟着探测器资料层的厚度而添加，资料层越厚，暗电流构成的图画噪声就越多。”

美国桑迪亚国家试验室的研讨小组开发了一种新的探测器规划，不再依赖于较厚的探测器资料层，而是运用一种亚波长纳米天线——一种黄金制成的方形或十字形图画化阵列，将光会集在较薄的探测器资料层上。该规划仅运用厚度不到1微米的探测器资料层，而传统的热红外探测器资料层的厚度有5~10微米。作为参照，人头发丝的宽度约为75微米。

探测器外表运用的纳米天线（金黄色），能够协助红外辐射聚集在探测器上

这种纳米天线增强型规划，能够将探测器对物体红外辐射的吸收进步到50%以上，现在的技能仅能捕捉约25%的红外辐射，一起，还能够下降由暗电流引起的图画失真。它还能够支撑现有技能无法完成的新探测器概念。

“例如，运用这种纳米天线，经过对光谱呼应的像素级准确操控，能够明显扩展图画中获取的信息量。”Peters说。

该团队经过对传统红外探测器的惯例工艺稍作改善，制作了这种根据纳米天线的探测器。首先在晶圆顶部成长探测器资料。然后将探测器资料倒装到电路层上，该电路层读取由纳米天线和探测器层搜集的信号。在除掉晶圆之后，运用微量的黄金以在探测器资料顶部构成图画化的纳米天线层。

美国桑迪亚国家试验室开发的根据纳米天线的探测器，该探测器阵列顶部的金纳米天线十分小，以至于肉眼无法看到

从试验室走向产业化

Peters说道：“咱们没有预料到能够获得这么好的试验成果。现在，咱们现已证明了这一概念，而且这项技能现已准备好商业化。这个概念能够运用于不同的探测器类型，因而，红外探测器制作商有机会将这项新技能整合到现有产品中。”

Peters表明，美国桑迪亚国家试验室正在寻求协作研讨与开发，以将该技能产业化。

“该项目是一个完美的事例，展现了咱们国家试验室怎么验证一个技能概念，然后将其转移至能够进一步开发的产业界。” Peters自傲地说。