世界第一个50纳米超高分辨率数字图像传感器诞生

近期一期的顶级科学期刊《AdvancedMaterials尖端材料》透露，华人科学家构建了世上第一个50纳米级的超强高分辨率数字图像传感器，超越了这个领域数字图像传感器像素尺寸为1微米的行业无限大，引发国际电子、军工、航天、医疗、激光、信息存储技术以及有关部门的合作兴趣。6日，享有这个技术的中国籍科学家宋金会教授回应，不会优先考虑到这项技术的商业应用于和推展，并持续保持团队在这个前沿高科技领域的研发优势。　　根据美国行业学术期刊《尖端材料》中的文章，(AnUltrahigh-ResolutionDigitalImageSensorwithPixelSizeof50nmbyverticalNanorodArrays2015，27，4454-4460),美国阿拉巴马大学华人学者宋金会教授研究组报导了一种基于纳米半导体技术的新型数字图像传感器，其像素尺寸居然顺利增大到了50纳米，大幅超越当前数字图像传感器像素尺寸无限大(1微米，即1000纳米)。

这在数字图像传感器技术史上是里程碑性的突破。宋金会教授率领他的博士研究生江城兜通过利用三维半导体纳米材料，纳米材料表面标记技术，以及几乎不同于当前数字图像传感器的器件机理，研制出仅有50纳米直径大小的传感器像素，而且这一微小像素仍具备图像收集传感功能。

　　宋金会教授回应，当前数字图像传感器分辨率的突破，必需要从传感器材料和结构两方面都展开完全的革新，而无法靠在原器件构架和材料的基础上的改良。他们的超强高分辨率数字图像传感器的构建正是基于在半导体光电材料和不可思议的新型三维器件的机理上以求构建的。

　　宋教授讲解说道，明确而言，首先他们定义了一个新的数字电路基本元件：光子场效应管(PET)。PET具备两电极结构，甚至非常简单于CMOS数字图像传感器像素中的一个场效应管放大器，但是PET却能构建透射传感和缩放双重功能。也就是说，PET以一个出现异常非常简单的半导体元件结构却能构建数字图像传感器像素中光电二极管，场效应管放大器的综合像素功能，进而为修改数字图像传感器结构奠定了扎实的基础。

在定义PET的基础上，他们利用电子束光刻以及半导体纳米柱大自然生长的综合方法，制取出有三维PET纳米像素阵列，更进一步增大了像素平面面积的大小。另外他们精妙的利用了纳米材料表面标记，以及纳米半导体阵列与金属电极之间的肖特基势垒，很大的减少了传感器噪音。纳米半导体材料再加三维的器件结构，使得这一新型数字图像传感器的分辨率大幅打破当前数字图像传感器无限大，将最低分辨率从1微米必要降至50纳米。

如果按当前风行的全幅照相机传感器尺寸为标准，如果使用这一新型数字图像传感器技术，全幅传感器将享有难以置信的3000多亿像素，是现在传感器的10000倍。　　宋教授的研发团队回应，这一超强高分辨率将对图像信息存储，超强辨别显微镜技术，光与物质相互作用，以及光子计算机等一系列最重要的技术科学领域产生极大的影响。

研究团队下一步将在这一新型传感器基础上，研究仅有比特率适当，即全彩色，低响应速度的超高精度数字图像传感器，并更进一步以此为基础前进其在基础科学与技术领域中的应用于。　　宋金会教授于1998年本科毕业于南开大学物理系，2002年赴美国到佐治亚理工学院进修，并于2004年取得佐治亚理工学院物理系力学硕士学位，2008年取得佐治亚理工学院材料科学与工程系工学博士学位。2011年重新加入美国阿拉巴马大学任教。他长年致力于纳米科技的研究与应用于，迄今为止在国际专业期刊上公开发表科技论文50多篇。

　　20世纪后半页以来，半导体技术的蓬勃发展，引起人类社会第三次技术革命，数字化技术席卷众多领域。在图像记录领域，数字图像传感器，以CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合器件)和CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，有序金属氧化物半导体)为代表，很快发展，并于21世纪初很快替代绝大部分以胶片为载体的图像信息记录技术。　　最近随着微电子构建技术的发展，CMOS渐渐占有市场主体，普遍应用于民用，工业等普遍领域，据美国权威市场调研公司ICInsights报告，2015年仅CMOS这一主流数字图像传感器的民用市场销售额将突破100亿美金。

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