يتيح هذا النهج منصة قابلة للتطوير لتطوير أجهزة استشعار طيفية مدمجة ومصغرة تعمل بالأشعة تحت الحمراء (SWIR)، مما يضع معيارًا جديدًا لحلول التصوير الطيفي عالية الدقة والفعالة من حيث التكلفة.
توفر أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء ذات الموجة القصيرة (SWIR) إمكانات فريدة. ومن خلال الكشف عن الأطوال الموجية التي تتجاوز الطيف المرئي، يمكنها الكشف عن التباينات والميزات غير المرئية للعين البشرية، وبالتالي يمكنها الرؤية من خلال مواد معينة مثل البلاستيك أو الأقمشة، أو الظروف الصعبة مثل الضباب والدخان.
ومع ذلك، تظل أجهزة استشعار SWIR التقليدية باهظة الثمن، وضخمة الحجم، ويصعب تصنيعها، مما يقيد استخدامها في التطبيقات المتخصصة. توفر مستشعرات الصور ذات النقاط الكمومية (QD)، وهي فئة جديدة من مستشعرات SWIR، بديلاً واعدًا يجمع بين التكلفة الأقل والدقة الأعلى. ومع ذلك، فقد عملت حتى الآن في النطاق العريض وليس في الوضع الطيفي.
تعالج شركة Imec هذا التحدي من خلال الدمج المشترك للثنائيات الضوئية ذات النقاط الكمومية الغروية (QDPDs) مع الأسطح الفوقية التي تم تطويرها على خطها التجريبي CMOS مقاس 300 مم.
النقاط الكمومية عبارة عن أشباه موصلات نانوية الحجم يمكن ضبطها لامتصاص أطوال موجية محددة للأشعة تحت الحمراء، في حين أن الأسطح الفائقة عبارة عن طبقات رقيقة جدًا من النمط النانوي تتحكم بدقة في كيفية تفاعل الضوء مع المستشعر.
من خلال الجمع بين هذه العناصر في عملية متوافقة مع CMOS، أنشأت imec منصة قابلة للتطوير لكاشفات SWIR الطيفية المصغرة، مما يوفر بنية مستشعر مدمجة وعالية الدقة يمكن تصنيعها باستخدام عمليات CMOS القياسية.
يقول فلاديمير بيجوفيتش، رئيس مشروع البحث والتطوير في شركة imec: “إن ما يميز هذه التكنولوجيا بشكل خاص هو قابليتها للتوسع”. “تتطلب مستشعرات الصور النقطية الكمومية التقليدية إعادة تصميم طبقات الثنائي الضوئي المعقدة لكل طول موجي، مما يجعل التعديلات على طيف كل تطبيق معقدة ومكلفة. يحول نهجنا هذا التعقيد إلى مستوى CMOS، باستخدام الأسطح الفوقية لضبط الاستجابة الطيفية بدلاً من تغيير حزمة الثنائي الضوئي. وهذا يفتح الباب أمام أجهزة استشعار SWIR طيفية عالية الدقة قابلة للتخصيص بسهولة ويمهد الطريق لميزات جديدة في مجالات مثل الأمن والزراعة والسيارات، الفضاء الجوي وما بعده.”
هذا الإنجاز هو نتيجة جهد متعدد التخصصات، توحيد خبرة IMEC في أجهزة استشعار الصور النقطية الكمومية، والبصريات المسطحة (الأسطح الخارقة)، والتصوير الطيفي.
والخطوة التالية هي توسيع نطاق هذه التكنولوجيا من إثبات المفهوم إلى الحجم المنخفض، وفي النهاية، التصنيع على نطاق واسع. ولتسريع هذا التحول، تدعو IMEC الشركاء للتعاون.
“طموحنا هو تحويل هذا الاختراق إلى منصة جاهزة للصناعة،” يوضح باول مالينوفسكي، مدير محفظة imec. “نريد العمل مع الشركاء لتطوير مستشعرات صور مخصصة وأجهزة متكاملة، وإظهار هذه التكنولوجيا في تطبيقات العالم الحقيقي. من خلال الجمع بين خبرة imec الطيفية ومعرفة النقاط الكمومية وقدرات معالجة CMOS المتقدمة مع مجالات تطبيقات محددة، نهدف إلى تسريع الابتكار ونقل مستشعرات SWIR من الجيل التالي من إثبات المفهوم إلى التصنيع على نطاق واسع. لذلك ترحب Imec بالتعاون مع الشركاء للمساعدة في تشكيل مستقبل الاستشعار والتصوير معًا. “
للمزيد: زيارة الموقع، حيث يتوفر نموذج الطلب.
