科技日报记者 张佳欣
瑞士苏黎世联邦理工学院与瑞士联邦材料科学与技术研究所联合团队开发出基于钙钛矿的新型图像传感器，实现了红、绿、蓝像素层的垂直堆叠，大幅提升了光利用效率和空间分辨率。这项成果发表于最新一期《自然》杂志。
图像传感器是智能手机和数码相机不可或缺的核心元件。它们分辨颜色的方式与人眼相似。在人眼视网膜中，单个视锥细胞分别识别红色、绿色和蓝色。在图像传感器中，单个像素吸收相应波长的光，并将其转化为电信号。目前绝大多数图像传感器由硅制成，然而，硅传感器中的每个像素只能吸收约三分之一的入射光。
新开发的图像传感器基于卤化铅钙钛矿。这种晶体材料同样是一种半导体。与硅不同的是，它特别易于加工，而且其物理特性可通过具体的化学组成进行调整。
当钙钛矿中含有更多碘离子时，它能够吸收红光；如果添加更多溴元素，则能吸收绿光；加入更多氯元素，则能吸收蓝光。整个过程中无需任何滤光片，并且，这些钙钛矿像素层对其他波长仍然是透明的，允许它们穿透。这意味着红、绿、蓝像素可在图像传感器中垂直堆叠，而不像硅图像传感器那样只能并排排列。
得益于这种结构设计，钙钛矿图像传感器理论上可捕捉到比同面积传感器多3倍的光，同时带来3倍的空间分辨率优势。团队制造出两款功能完善的钙钛矿薄膜图像传感器原型。实验证明，钙钛矿传感器对光更敏感，颜色还原更精确，分辨率也远高于传统硅技术。每个像素都能接收所有光线，也避免了数字摄影中的一些伪影问题，比如“去马赛克处理”和摩尔纹效应。
目前两款原型的像素尺寸在0.5毫米到1毫米之间，而商用图像传感器的像素尺寸在微米级。未来团队将进一步缩小钙钛矿图像传感器的像素尺寸。
