2026年10月28日，华中科技大学光学与电子信息学院、武汉光电国家研究中心唐江教授团队在《自然》（Nature）在线发表研究成果。团队通过室温水溶液工艺，让硫化铅感光材料直接在读出电路表面生长，研制出640×512像素、约33万像素的短波红外成像芯片，为简化红外芯片制造流程提供了新路径。
红外成像能够将人眼不可见的红外光转化为图像，在工业检测、机器视觉等领域具有重要应用。传统高性能短波红外芯片通常需要将感光阵列与读出电路分别制备，再逐个像素精密连接。随着像素缩小、数量增加，这一过程对设备精度和制造良率提出更高要求。如何让高质量感光材料直接在电路上形成，成为简化集成工艺的关键。
受贝壳在水环境中形成有序晶层的启发，团队提出单片原位集成策略，将材料合成与器件集成相结合。通过调控溶液化学反应、将生长温度波动控制在±0.005℃并抑制环境振动，团队实现硫化铅薄膜在芯片表面的稳定、有序生长，获得晶体取向高度一致、整片均匀的感光层。
单片原位集成路线与低温生长原理
在此基础上，团队通过锑掺杂构建硫化铅同质结光电二极管。器件在室温下、2.5微米波长处的比探测率达到4.4×1011Jones，优于论文所对比的同波长商用铟镓砷探测器，体现出较强的微弱红外信号探测能力。
集成后的640×512像素芯片，其像素响应均匀性与文中对比的商用铟镓砷芯片相当。在无需制冷和额外补光的条件下，芯片获得了热水、热风机和电烙铁等80℃至600℃热源的清晰红外图像。团队还将该工艺拓展至柔性读出电路，实现64×64像素柔性成像阵列。
红外成像芯片及柔性阵列的结构与成像表现
该研究建立了从室温水相结晶到红外成像芯片的验证链条，为减少材料转移和精密连接环节、发展低温光电子集成提供了实验依据。随着批量制备一致性和长期稳定性得到进一步验证，该技术有望拓展至半导体检测、机器视觉及消费电子等场景。
华中科技大学为论文第一完成单位，唐江教授为唯一通讯作者，李森博士后、刘婧讲师和高亮教授为共同第一作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目支持。感谢相关公共测试平台及合作单位提供的技术协助。
