红外图像传感器被广泛应用在生物成像、机器视觉和物质鉴别等高科技领域，是光电传感的基础技术。目前，市面上现有的红外图像传感器，由于受到单晶基板工艺和加工温度等因素的制约，主要采用的是异质集成的技术路径，来实现红外波段的光电二极管与硅基读出电路相连。这种技术路径虽然能够解决红外图像传感器的成像问题，但是分辨率提升的空间不大，而且工艺复杂，严重影响规模化生产，进而导致成本居高不下。

        还有一种技术路径，是采用单片集成的方式，将红外光电二极管与硅基读出电路相连。这种技术路径的工艺更加简单，可更好的控制成本，同时还有望大幅提升红外图像传感器的分辨率。

        提到单片集成工艺，就必须说一说硫化铅胶体量子点（简称PbS CQD）。PbS CQD是一种采用低温溶液来进行加工的工艺，相比以往采用高温外延生长出来的红外材料，衬底的兼容性更好，可以实现与硅基读出电路的单片集成。

a) 成像芯片整体示意图；b) 成像芯片横截面示意图；c) 成像芯片的横截面扫描电镜图像；d) 成像芯片的俯视示意图；e) 单个像素的电路图；f) 电路的读出时序

        但是，采用PbS CQD制作出来的器件，在于硅基读出电路进行单片集成时，其耗尽区与入射光相距较远，这就导致制作出来的红外图像传感器的量子效率很低。

        为了解决这个问题，华中科技大学光电国家研究中心和光电信息学院的技术团队，联合海思光电子有限公司，利用PbS CQD技术，研制出了一种采用顶入射结构的光电二极管，专门用来适配硅基读出电路，最终生产出来的产品可以达到30万像素，为国内首款采用PbS CQD技术研制出来的，性能达到商用铟镓砷（InGaAs）图像传感器的红外图像传感器。

a) 智能手机（硅基成像芯片）和d) PbS CQD成像芯片在自然光照射下拍摄的苹果和水图片；b)  PbS CQD成像芯片和e) InGaAs成像芯片在940 nm光照下拍摄的手掌血管的照片；c) 图b中的红色虚线（线1和线2）的灰度变化；f) 图e中的红色虚线（线1和线2）的灰度变化；g) PbS CQD成像芯片和InGaAs成像芯片在940 nm光照下拍摄的水和乙醇照片（S1和S3为水溶液，S2和S4为乙醇溶液）；h) 溶液S1-S4 的归一化灰度直方图；i) 不同浓度（25%、50%、75% 和 100%）的酒精的归一化灰度直方图

        目前，这款PbS CQD红外图像传感器，已经完成了在静脉成像、水果检测和溶剂识别等应用领域的测试，应用前景有望进一步拓展。