近日，中国科学技能年夜学传授孙海定结合武汉年夜学刘胜院士团队，乐成研制出微型紫外光谱仪，并实现片上光谱成像。该光谱成像仪基在新型氮化镓基级联光电二极管架构，并与深度神经收集算法交融，实现了高精度光谱探测与高分辩率多光谱成像，其光谱相应速率到达超快纳秒级。相干结果在9月26日于线发表在《天然-光子学》。
微型紫外光谱成像仪体系。中国科年夜供图 ?
光谱信息被称为物资的“光基因”，可以或许展现构成与特征。光谱成像技能可同时获取光谱与空间信息，于身分阐发、情况监测、卫星遥感及深空探测等范畴具备主要价值。但传统光谱仪依靠光栅分光及机械扫描，体系繁杂、体积重大、价格昂扬，难以满意便携式及及时化检测需求。特别于对于生物制药及有机物检测至关主要的深紫外/紫外波段，因为质料与工艺限定，片上微型紫外光谱成像技能持久处在空缺，成为制约该范畴成长的要害瓶颈。
为此，孙海定团队结合海内外研究学者提出了一种氮化镓基级联光电二极管架构，研制出事情在紫外波段的微型光谱成像仪，实现了高精度光谱探测与高分辩率多光谱成像。该布局由上下两个不合错误称p-n二极管垂直级联构成，可于两英寸及更年夜尺寸的晶圆上阵列化制备。器件经由过程外加偏压调控载流子的波长依靠传输举动，实现电压可调的双向光谱相应，并联合深度神经收集算法，可对于未知光谱举行高精度重构。该光谱成像仪事情波段笼罩250至365纳米的紫外波段，光谱分辩率可到达0.62纳米，约10纳秒的超快相应速率。基在此，研究团队进一步实现片上光谱空间一体化成像阵列，并乐成地对于差别有机物资（如橄榄油、花生油、动物油脂及牛奶）液滴举行了空间分辩与单次直接成像，显示出它们于食物检测及份子辨认等方面的运用潜力。
该研究提出并实现了使用宽禁带氮化物半导体作为微型光谱成像仪的质料载体。三木SEO-将来，经由过程调控质料组分及掺杂，或者采用二六族及三五族半导体质料，该架构可以将事情规模扩大至可见光及红外波段。同时，因为工艺彻底兼容现有年夜范围半导体系体例造工艺，器件尺寸还有可缩小至亚微米甚至纳米级，可实现更低成本更高分辩光谱成像。研究团队估计，其成本有望降至传统光谱仪的百分之一。正如硅基CCD/CMOS技能鞭策数码相机普和同样，这枚新型微型光谱成像仪的研制乐成，为下一代小型化、便携式及可穿着光谱技能的普和提供了新的思绪及解决方案。
相干论文信息：https://www.nature.com/articles/s41566-025-01754-6
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