辨率瑞士团队研制钙钛矿图利用率与分画传感器 ，大幅提高光

6 月 23 日音讯，瑞士在当今数字化年代，团队提高图画传感器已成为智能手机和数码相机的研制用率中心组件。它们经过类似于人眼的钙钛感器光利方法辨认色彩：在视网膜中，锥状细胞别离感知红、矿图绿 、画传蓝（RGB）光；而在图画传感器中 ，大幅像素吸收相应波长的分辨光并将其转换为电信号。绝大多数图画传感器是瑞士由硅制成的，这种半导体资料通常会吸收整个可见光谱规模内的团队提高光
。为了将其制作成 RGB 图画传感器，研制用率有必要对入射光进行过滤。钙钛感器光利赤色像素包括的矿图滤光片会阻挠（并糟蹋）绿色和蓝色光 ，依此类推。画传因而，大幅硅图画传感器中的每个像素仅能接收到大约三分之一的可用光 
。

现在，来自苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）和瑞士资料科学研讨所（Empa）的 Maksym Kovalenko 及其团队提出了一种立异解决方案，有望彻底改动这一现状。他们在《天然》杂志上宣布的研讨成果展现了一种新式钙钛矿基图画传感器，能够充分使用每一个光子进行色彩辨认
。近十年来，他们一直在研讨根据钙钛矿的图画传感器。

据了解，钙钛矿图画传感器的根底资料是铅卤化物钙钛矿，这种晶体资料是一种半导体，与硅不同，它具有易于加工的特性 ，且其物理性质会跟着化学成分的准确改动而改动
。研讨人员正是使用这一特性来制作钙钛矿图画传感器 。经过调整钙钛矿中的离子含量，能够使其吸收特定波长的光 ：添加碘离子可吸收红光
，添加溴离子可吸收绿光
，添加氯离子则可吸收蓝光。因为钙钛矿像素层对其他波长坚持通明
，答应光线穿透 ，因而红、绿、蓝像素能够笔直堆叠在一起，而不是像硅图画传感器那样并排摆放  。

这种堆叠结构使得钙钛矿图画传感器在理论上能够捕获比传统图画传感器多三倍的光
，而且供给三倍的空间分辨率。Kovalenko 团队几年前就经过毫米级单晶像素展现了这一潜力 ，现在他们初次成功制作出两个功用齐备的薄膜钙钛矿图画传感器，标志着这项技能从概念验证向实践使用迈出了重要一步。

与传统硅基图画传感器比较 ，钙钛矿图画传感器具有明显优势 。试验成果表明
，钙钛矿传感器对光的敏感度更高 ，色彩复原更精准，分辨率也大幅提高。此外  ，因为每个像素能够捕获一切光线，一些常见的数字拍摄伪影问题 ，如去马赛克和摩尔纹效应，也得以消除。

钙钛矿图画传感器的使用规模不只限于消费级数码相机 。因为其共同的资料特性 ，其在机器视觉范畴也展现出巨大潜力。传统 RGB 图画传感器的规划根据人眼的视觉方式，但在特定使命中，计算机图画传感器需求读取其他最优波长规模，乃至超越三种色彩，即所谓的高光谱成像。钙钛矿传感器在高光谱成像方面具有决定性优势，研讨人员能够经过调整每一层的吸收波长规模来准确操控色彩通道。与需求杂乱滤光片和计算机算法的硅基传感器比较 ，钙钛矿传感器能够界说更多且彼此独立的色彩通道，这使其在医疗剖析、农业自动化监测和环境监测等范畴具有宽广的使用远景。

虽然钙钛矿图画传感器仍处于前期发展阶段，但 Kovalenko 团队现已经过两个原型展现了其可微型化的潜力。现在，这两个原型的像素尺度在 0.5 到 1 毫米之间，而商业图画传感器的像素尺度通常在微米等级（1 微米 = 0.001 毫米） 。研讨人员计划在未来进一步缩小像素尺度并添加像素数量。Yakunin 表明
，钙钛矿有望完成比硅更小的像素尺度，但这也需求对电子衔接和处理技能进行适应性调整 。虽然面对应战 ，研讨人员对战胜这些难题充满信心。

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