湖北光谷实验室胶体量子点短波红外成像芯片项目负责人、华中科技大学武汉光电国家研究中心教授高亮介绍，团队从数人起家，耐住寂寞，终于迎来了短波红外成像技术“黄金期”，正为“中国造”芯片产业化提供强有力的科技支撑。
高亮前不久获评2023年“湖北向上向善好青年”。
每个方向都有金字塔，最难的是坚持
人类80%以上的信息是通过眼睛获得，图像感知是信息社会的主要入口，是消费电子、自动驾驶、物联网等技术的基础支撑。看不见的光为什么能检测出心跳心率？在华科大读本科时，一次课程设计，让高亮对红外探测的“神奇”产生了浓厚的兴趣。
相较于可见光成像，短波红外成像具有可穿云透雾、可透视硅片等显著优势，可广泛应用于军事国防、安全监控、自动驾驶等领域。12年前，高亮成为华科大光学与电子信息学院院长唐江教授的博士生，更坚定了自己的研究方向。“虽然当时这并非热门方向，发论文也不太容易，但老师鼓励我，只要认准了，坚持下来，更有价值和意义。”
红外成像技术涉及材料、器件、集成电路等多方面，研发周期长，需要人员多。高亮介绍，近年来，红外成像技术，尤其是量子点红外成像呈现快速发展的态势。成像芯片是成像系统最核心部件，对成像质量以及相机成本起着决定性作用。传统铟镓砷短波红外芯片造价极其昂贵，使得短波红外相机均价高达20余万元，严重制约着市场增长特别是消费应用。
2018年，高亮团队瞄准了胶体量子点，这是一种新兴纳米材料，他们通过低温的溶液法制备工艺，探索适于自动化制备的最佳窗口，实现可与硅基芯片一体化集成的量子点短波红外成像芯片。
功夫不负有心人，无数次实验终于有了收获，他们成功研制出国内首款胶体量子点红外探测芯片，相关成果2022年发表于《Nature Electronics》。“芯片做出来的那一天，所有人都欢欣鼓舞。我们一直坚信，每个方向都有金字塔，最难的就是坚持。”
胶体量子点红外探测芯片技术正在向第三代微型、高性能和低成本的方向发展，是我国实现红外探测芯片技术弯道超车的突破口。多年来，高亮专注于胶体量子点红外探测芯片的基础应用研究，针对材料缺陷多、器件结构不兼容、集成工艺不成熟等瓶颈问题，提出芯片材料液相外延钝化新策略、设计制备新型顶入射器件、开发硅基一体化集成工艺。国内首款胶体量子点红外探测芯片与同类相比，外量子效率国际领先。
新一代开拓者几乎全是年轻人
这款芯片的研发成功，距离全球量子点红外探测器首次被论证，仅过去了10余年。2022年全球相关专利申请量激增，从中可见这项技术的飞速发展。
高亮介绍，从2018年的7、8人，到现在的60人，团队也飞速发展着。目前，唐江教授任首席科学家，高亮和华科大集成电路学院刘冬生教授、张建兵副教授是联合创始人，团队中八成以上为硕博高材生。“他们是新一代短波红外成像芯片开拓者。”高亮介绍，仅在量子点红外探测芯片技术方向，团队已申请15项发明专利，获授权7项，原型产品已初步应用在车载应用、水果分拣、物质检测、半导体检测等领域。
采访当天，博士生刘婧正在超净实验室和伙伴们分析最新监测数据。她被团队成员称为“大师姐”，因为她在团队待了八年，和团队一起成长，科研方面也成果颇丰。“最大的收获是在研发过程中接触到多个链条的内容，对全流程的认识更清晰、更完整，也对我今后的发展更有信心。”
光谷实验室注重“从1到10”的科研成果转化落地，针对性组建了“科学家+工程师”联合攻关团队，高亮团队就有8名工程师。工程师孙磊去年4月来到实验室，此前他在华为工作了4年多。“团队基本都是90后，大家很有活力，很有想法，很有冲劲，光谷实验室建设也还不到3年，机制很灵活，在这里拼博，我很有成就感。”
高亮自豪地说，团队有明确的目标，同时互补性高，不同成员具有材料、器件、电路、集成等不同的技术背景和能力，能够形成强大合力。目前，已有企业来洽谈成果产业化事宜，他们还将全力解决量子点红外光传感器的稳定性和效率问题，并拓展波长和灵敏度方面可能的边界。
