Традиционные коротковолновые инфракрасные (SWIR) микрочипы производятся из арсенида индия-галлия — дорогого и сложного для интеграции с массовыми полупроводниковыми процессами материала. Отдельный чип может стоить от нескольких сотен до тысяч долларов. Команда Сианьского университета заменила арсенид индия-галлия на кремний-германий (SiGe), который совместим со стандартными технологиями КМОП, сообщает IE.

Однако кристаллические решетки кремния и германия различаются на 4,2%, что вызывает дефекты на границе раздела, помехи и снижение чувствительности детекторов. Исследователи решили эту проблему, введя буферные слои между материалами для постепенной адаптации и снижения плотности дефектов. Последующая термообработка и химическая пассивация поверхности герметизируют чип и предотвращают утечку тока и предотвращает потерю чувствительности.

Такой подход показал высокую эффективность обнаружения и шумовые характеристики, сопоставимые или превосходящие лучшие мировые образцы. По словам разработчиков, метод позволяет производить SWIR-детекторы по той же технологии и стоимости, что и чипы для смартфонов.

Снижение цены с $1000 до $10 кардинально меняет экономику дронов, спутниковой съемки и головок самонаведения, позволяя устанавливать всепогодные сенсоры на платформах, где раньше это было невозможно. В гражданских приложениях технология обеспечит автопилотам работу в тумане и дожде, фабричным системам инспекции — контроль через упаковку, а смартфонам — съемку в полной темноте без вспышки.

Норвежский стартап Lace Lithography привлек $40 млн инвестиций на разработку передовой технологии производства микрочипов, в которой вместо света используется пучок атомов гелия. Такой подход позволяет достичь разрешения около 0,1 нанометра.