作為非色散紅外（NDIR）氣體傳感器的核心部件，高性能MEMS紅外光源在智慧農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)有的MEMS紅外光源普遍存在輻射區(qū)溫度均勻性差、功耗高等瓶頸問(wèn)題。近日，微電子所健康電子中心毛海央研究員團(tuán)隊(duì)提出了一種基于8英寸晶圓級(jí)工藝的單片集成紅外光源（ANF-IRS）結(jié)構(gòu)，通過(guò)引入Al納米顆粒修飾的納米森林（ANFs）作為高發(fā)射率輻射層，顯著提升了器件在目標(biāo)波長(zhǎng)的紅外發(fā)射能力。研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合微加熱器幾何形狀的迭代優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效解決了傳統(tǒng)光源溫度分布不均的問(wèn)題，在大幅降低功耗密度的同時(shí)顯著提高了運(yùn)行效率 。所研制的光源已成功應(yīng)用于集成化NDIR檢測(cè)系統(tǒng)，在溫室環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了對(duì)植物光合與呼吸作用致氣體濃度波動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為智慧農(nóng)業(yè)提供了低功耗的新型硬件支撐。

基于上述成果的研究論文“An Ultra-Low-Power and High-Temperature-Homogeneity Wafer-Scale Infrared Source”?(https://doi.org/10.1002/eem2.70208)發(fā)表在國(guó)際著名期刊Energy & Environmental Materials上。微電子所博士研究生張起睿為該文章的第一作者，健康電子中心毛海央研究員、先導(dǎo)中心周娜高級(jí)工程師以及復(fù)旦大學(xué)李文武教授為該文章的通訊作者。

該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院青促會(huì)項(xiàng)目等的支持。

圖1 基于8英寸晶圓級(jí)工藝的紅外光源及其納米森林輻射層材料