量子点CMOS

与可见光面阵相机相比，SWIR光子被对象反射或吸收，从而提供了高分辨率成像所需的强烈对比度。虽然LWIR成像仪会发出更模糊的热图像，但SWIR成像仪可提供高分辨率图像；与可见光相机不同的是红外相机具有很强的穿透性，常用于电子板检查、太阳能电池检查、产品检查、识别和分类、监视、防伪、过程质量控制、塑料包装检测、玻璃塑性检测、监视系统以及医学成像。它们还用于移动电话面部识别传感器和环境模糊的自动车辆成像中。

InGaAs材料在900nm-1700nm具有很高的灵敏度，相比于其他的探测器，它不需要低温冷却，而且小型化。目前市场上大部分红外相机都是用该材料，光谱范围可拓宽至400nm-1700nm。

CQD（CMOS Quantum Dot） 一种加入PbS（硫化铅）量子点薄膜层，与传统硅基CMOS不同，CQD相机就相当于在CMOS前面添加了一层薄膜，对薄膜施加一定的电场或者光压，它就会发出特定频率的光，当量子点吸收光子时，它会生成一个电子空穴对，这些电子空穴对会重组以发射新的光子。至关重要的是，这种发射的光子的颜色取决于量子点的大小：更大的点发射的波长更长，接近红色（620至750 nm）。较小的点发出较短的波长，更靠近光谱的紫色末端（380至450 nm）。这种“可调性”是量子点所拥有的。在其他发光材料中，发射的光子的波长是该材料的固定属性，不受其尺寸的影响。

1nm的量子点，吸收蓝色光之后，激发出波长为500nm的光；2nm的量子点，吸收蓝色光之后，激发出波长为560nm的光；3nm的量子点，吸收蓝色光之后，激发出波长为630nm的光，因此只要控制好量子点的尺寸，理论上发出的光就可以覆盖整个可见光区域。

新型红外相机，就是利用CQD这一特性，通过量子点薄膜层的红外光，会激发出特定可见波长的光，然后再利用硅基CMOS接收可见波长，来进行图像分析。理论上CQD相机能覆盖400nm-1700nm的区域，且综合量子效率大于15% 。

当前的SWIR成像市场以砷化铟镓（InGaAs）传感器为主导，InGaAs是在晶格匹配的磷化铟（InP）衬底上外延生长的化合物半导体。该制造方法对像素尺寸、像素间距和传感器分辨率施加了限制。商业上使用的InGaAs SWIR摄像机限于VGA分辨率，对于大多数机器视觉应用而言，即使如此，也被认为价格过于昂贵。

CQD传感器技术采用单片集成方法，其中，基于量子点的传感器使用成熟的低成本半导体沉积技术直接制造到CMOS读出集成电路（ROIC）上。该工艺不需要杂交，不需要外延生长或奇异的衬底材料，并且可以很容易地按比例放大到晶圆级制造。采用固溶处理的胶体量子点，以形成对SWIR和可见光谱带均敏感的光电二极管阵列。

相同像素的红外相机，CQD相机价格便宜接近一半，且基本不受出口限制。

【来源：光虎光学内部培训资料】