基于8英寸晶圓級工藝的紅外光源及其納米森林輻射層材料

作為非色散紅外(NDIR)氣體傳感器的核心部件，高性能MEMS紅外光源在智慧農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值?，F(xiàn)有的MEMS紅外光源普遍存在輻射區(qū)溫度均勻性差、功耗高等瓶頸問題。近日，中國科學(xué)院微電子研究所健康電子中心毛海央研究員團(tuán)隊提出了一種基于8英寸晶圓級工藝的單片集成紅外光源(ANF-IRS)結(jié)構(gòu)，通過引入Al納米顆粒修飾的納米森林(ANFs)作為高發(fā)射率輻射層，顯著提升了器件在目標(biāo)波長的紅外發(fā)射能力。研究團(tuán)隊結(jié)合微加熱器幾何形狀的迭代優(yōu)化設(shè)計，有效解決了傳統(tǒng)光源溫度分布不均的問題，在大幅降低功耗密度的同時顯著提高了運行效率 。所研制的光源已成功應(yīng)用于集成化NDIR檢測系統(tǒng)，在溫室環(huán)境下實現(xiàn)了對植物光合與呼吸作用致氣體濃度波動的實時監(jiān)測，為智慧農(nóng)業(yè)提供了低功耗的新型硬件支撐。

基于上述成果的研究論文“An Ultra-Low-Power and High-Temperature-Homogeneity Wafer-Scale Infrared Source”發(fā)表在國際著名期刊Energy & Environmental Materials上。微電子所博士研究生張起睿為該文章的第一作者，健康電子中心毛海央研究員、先導(dǎo)中心周娜高級工程師以及復(fù)旦大學(xué)李文武教授為該文章的通訊作者。

該項研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃和中國科學(xué)院青促會項目等的支持。

審核編輯 黃宇