紫外線波長能夠解決顯微技術等光學應用對提升解析度和特異性(Specificity)的根本需求。由於紫外線的波長較短，理論上，顯微技術可以藉此獲得相對於傳統可見光顯微技術還要微小的粒子和細胞成像。然而，為紫外線開發的大型光學元件非常罕見且昂貴，還不能提供高解析度成像所需的紫外光束操控能力。把所有的關鍵光學功能都整合在一顆晶片上的光子晶片(PIC)技術，可以提供勝過以往的紫外光控制和操控能力。 在比利時根特大學(Ghent...

紫外線波長能夠解決顯微技術等光學應用對提升解析度和特異性(Specificity)的根本需求。由於紫外線的波長較短，理論上，顯微技術可以藉此獲得相對於傳統可見光顯微技術還要微小的粒子和細胞成像。然而，為紫外線開發的大型光學元件非常罕見且昂貴，還不能提供高解析度成像所需的紫外光束操控能力。把所有的關鍵光學功能都整合在一顆晶片上的光子晶片(PIC)技術，可以提供勝過以往的紫外光控制和操控能力。 利用氧化鋁波導減少UV的傳播損耗 一直以來，光子晶片要支援紫外線波段，最大挑戰之一就是如何降低傳播損失。不少用來製造光子晶片的傳統光學材料，在紫外線範圍都會出現較強的吸光現象。這代表著一大部分的光會在穿透材料的傳播途中被吸收，導致損耗增加。另外，在奈米等級的尺寸下，波導的表面結構開始會產生影響，表面粗糙會造成光的散射和吸收。由於散射損失的高低是波長的4次方的倒數，所以元件側壁的表面粗糙度在紫外線範圍會更顯重要。最後，選用的紫外線透光材料必須與常規半導體製程相容，才能進行大規模量產。 在紫外線波段，氧化鋁是imec團隊正在研究的主要波導核心材料選擇之一。氧化鋁不僅可用來大規模生產，而且理論上還具備良好的光學透明性，這點至少適用到波長為250nm時。imec團隊發現了降低傳播損耗的關鍵，也就是以原子層沉積(ALD)技術來高溫沉積氧化鋁(ALOx)層，以及優化蝕刻製程。imec團隊試作了一個寬度800奈米，在厚度120奈米的氧化鋁層上蝕刻出來的波導元件。測試結果顯示，在360nm的波長下，波導傳播損失可降至3dB/cm(圖2)。 圖2　...

比利時微電子研究中心(imec)近日在2023年IEEE國際電子會議(IEDM)上，展示了一套能在次微米(sub-micron)等級的解析度下，忠實分割色彩的全新技術。該技術採用12吋晶圓上製造的傳統後段製程，可帶來更高的訊噪比(SNR)，並以前所未見的超高空間解析度來強化彩色成像品質，大幅提高相機的性能。 imec發表的新一代垂直波導陣列，該陣列可實現彩色分光。圖左為3D影像，圖右是穿透式電子顯微鏡(TEM)拍攝的波導截面圖 CMOS影像感測器的設計，必須在三個有時會互相矛盾的設計目標之間取得平衡，分別是亮度、解析度以及準確紀錄光源色彩的能力。提高解析度意味著畫素的尺寸必須縮小，雖然理論上畫素的最小尺寸可微縮到光子尺寸或繞射的極限，但把畫素微縮到這種程度，將使畫素能捕獲的光子數量非常稀少，導致影像的亮度不足，同時也無法準確紀錄光源的色彩，還會因為要從鄰近像素內插其它的色彩數值而容易產生假影。 為解決這些問題，業界在畫素上導入了彩色濾光片(CF)，或是在畫素上添加基於繞射原理實現的彩色分光器，但這兩種方法還是有其極限。彩色濾光片已經是很成熟的技術，但面對越來越小的畫素尺寸，彩色濾光片已經開始顯得力有未逮；彩色分光器在增加色彩敏感度和捕獲光源方面取得了重大進展，但卻無助於提高影像解析度。 比利時微電子研究中心現在提出一套全新方法，運用標準的後段製程就能在次微米等級的像素尺寸下分割色彩，成功超越基本的阿貝繞射極限(Abbe...