中国科大、武大联合研发微型紫外光谱仪芯片,响应速度达世界领先水平。
10月1日最新消息,据中国科学技术大学(中国科大)官网9月26日报道,该校微电子学院孙海定教授的iGaN实验室联合武汉大学刘胜院士团队,成功开发出微型化的紫外光谱仪芯片,并实现了片上光谱成像功能。
该芯片采用新型氮化镓基(GaN)级联光电二极管结构,并与深度神经网络(DNN)算法深度融合,实现了高精度的光谱检测和高分辨率的多光谱成像,其光谱响应速度达到了目前报道中微型光谱仪的最快水平(纳秒级)。
该成果不仅填补了微型光谱仪技术在紫外波段的空白,同时展现了其在未来大规模可制造的紧凑型、便携式光谱分析和光谱成像芯片,及其在高通量实时生物分子和有机物检测、片上集成式传感技术等领域的广阔应用前景。
相关研究题为“AMiniaturizedCascaded-Diode-ArraySpectralImager”,于9月26日在线发表于光学领域知名期刊《自然・光子学》。
中国科大表示,由于该芯片的制备工艺完全兼容现有的先进半导体大规模制造工艺,因此其特征尺寸有望进一步缩小至亚微米甚至纳米级,从而实现更高分辨率的光谱成像。同时,这种技术也有望将现有光谱成像仪的成本降至传统方案的百分之一。正如硅基CCD/CMOS芯片技术的进步推动了数码相机的普及,这一新型氮化镓基微型化光谱仪芯片的成功研制,或将引领光谱成像技术迎来新一轮的产业升级。 从行业发展的角度看,这项技术突破不仅在性能上实现了质的飞跃,更在成本控制方面展现出巨大潜力。随着制造工艺的成熟和规模化生产的推进,未来光谱成像技术的应用范围有望大幅扩展,从科研领域走向更广泛的实际应用场景,如环境监测、医疗诊断、工业检测等。这标志着我国在高端光学芯片领域的自主创新能力正在不断增强,也为相关产业的高质量发展提供了新的动力。
附论文链接:
https://www.nature.com/articles/s41566-025-01754-6