【環球科技綜合報道  魏萊】最新一期的頂級科學期刊《Advanced Materials尖端材料》披露，華人科學家實現了世上第一個50納米級的超高分辨率數字圖像傳感器，打破了這個領域數字圖像傳感器像素尺寸為1微米的行業極限，引起國際電子、軍工、航天、醫療、激光、信息存儲技術以及有關部門的合作興趣。6日，擁有這個技術的中國籍科學家宋金會教授對《環球時報》記者表示，會優先考慮這項技術的商業應用和推廣，并持續保持團隊在這個前沿高科技領域的研發優勢。

　　根據美國行業學術期刊《尖端材料》中的文章，(“An Ultrahigh-Resolution Digital Image Sensor with Pixel Size of 50 nm by vertical Nanorod Arrays”2015，27， 4454-4460), 美國阿拉巴馬大學華人學者宋金會教授研究組報道了一種基于納米半導體技術的新型數字圖像傳感器，其像素尺寸竟然成功縮小到了50納米，大幅度打破當前數字圖像傳感器像素尺寸極限(1微米，即1000納米)。這在數字圖像傳感器技術史上是里程碑性的突破。宋金會教授帶領他的博士研究生江城鳴通過利用三維半導體納米材料，納米材料表面修飾技術，以及完全不同于當前數字圖像傳感器的器件機理，研制出僅有50納米直徑大小的傳感器像素，而且這一微小像素仍具有圖像采集傳感功能。

　　宋金會教授6日在接受《環球時報》記者獨家采訪時表示，“當前數字圖像傳感器分辨率的突破，必須要從傳感器材料和結構兩方面都進行徹底的革新，而不能靠在原器件構架和材料的基礎上的改進。他們的超高分辨率數字圖像傳感器的實現正是基于在半導體光電材料和奇妙的新型三維器件的機理上得以實現的。”

　　宋教授介紹說，具體而言，首先他們定義了一個新的數字電路基本元件：光子場效應管(PET)。PET具有兩電極結構，甚至簡單于CMOS數字圖像傳感器像素中的一個場效應管放大器，但是PET卻能實現光強傳感和放大雙重功能。也就是說，PET以一個異常簡單的半導體元件結構卻能實現數字圖像傳感器像素中光電二極管，場效應管放大器的綜合像素功能，進而為簡化數字圖像傳感器結構打下了堅實的基礎。在定義PET的基礎上，他們利用電子束光刻以及半導體納米柱自然生長的綜合方法，制備出三維PET納米像素陣列，進一步縮小了像素平面面積的大小。另外他們巧妙的利用了納米材料表面修飾，以及納米半導體陣列與金屬電極之間的肖特基勢壘，極大的降低了傳感器噪音。納米半導體材料加上三維的器件結構，使得這一新型數字圖像傳感器的分辨率大幅度超越當前數字圖像傳感器極限，將最高分辨率從1微米直接降到50納米。如果按當前流行的全幅相機傳感器尺寸為標準，如果采用這一新型數字圖像傳感器技術，全幅傳感器將擁有驚人的3000多億像素，是現在傳感器的10000倍。

　　宋教授的研發團隊對《環球時報》記者表示，這一超高分辨率將對圖像信息存儲，超分辨顯微技術，光與物質相互作用，以及光子計算機等一系列重要的技術科學領域產生巨大的影響。研究團隊下一步將在這一新型傳感器基礎上，研究全帶寬相應，即全彩色，高響應速度的超高精度數字圖像傳感器，并進一步以此為基礎推進其在基礎科學與技術領域中的應用。

　　宋金會教授于1998年本科畢業于南開大學物理系，2002年赴美到佐治亞理工學院深造，并于2004年獲得佐治亞理工學院物理系力學碩士學位，2008年獲得佐治亞理工學院材料科學與工程系工學博士學位。2011年加入美國阿拉巴馬大學任教。他長期致力于納米科技的研究與應用，迄今為止在國際專業期刊上發表科技論文50多篇。

　　20世紀后半頁以來，半導體技術的興起，引發人類社會第三次技術革命，數字化技術席卷眾多領域。在圖像記錄領域，數字圖像傳感器，以CCD(Charge-coupled Device，電荷耦合器件)和CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體)為代表，迅速發展，并于21世紀初迅速替代絕大部分以膠片為載體的圖像信息記錄技術。

　　最近隨著微電子集成技術的發展，CMOS逐漸占據市場主體，廣泛應用于民用，工業等廣泛領域，據美國權威市場調研公司IC  Insights 報告，2015年僅CMOS這一主流數字圖像傳感器的民用市場銷售額將突破100億美金。(完)