华中科技大学唐江教授团队在《Nature》发表重磅论文，团队开发出一种室温水溶液原位生长工艺，把做好读出电路的芯片浸泡在调配好的水溶液里面，直接在电路表面长出硫化铅红外感光传感层，成功做出 640×512 像素短波红外成像传感器芯片，打破传统红外芯片需要分开制作感光阵列和读出电路、再精密键合对准的复杂流程。传统短波红外芯片制造需要两套独立产线，像素越精细，像素对准难度越高、良率和成本压力越大，而这套新工艺受贝壳在海水中生长有序晶层的仿生思路启发，改造了水浴沉积技术，严格控制溶液温度波动、抑制振动干扰，让硫化铅晶体均匀生长在晶圆表面，不需要高温、不需要精密键合设备，室温条件就能完成集成，芯片不用制冷就可以捕捉短波红外信号，探测性能对标商用铟镓砷红外传感器，还能适配柔性电路打造可弯曲红外感知器件，给低成本红外传感器芯片量产提供了全新路线。下面整理技术对比、关键工艺参数、性能指标和应用方向。
一、本次研究核心信息清单
- 团队主体：华中科技大学光学与电子信息学院、武汉光电国家研究中心唐江团队
- 论文标题：《Monolithically and In-situ Integrated PbS Infrared Imagers》（单片原位集成硫化铅红外成像器件）
- 发布时间：2026 年 10 月 28 日在线发表于 Nature 正刊
- 核心器件：640×512（约 33 万像素）硫化铅短波红外成像传感器芯片
- 核心工艺：常温水溶液原位结晶生长，单片原位集成（MISI）方案
- 核心材料：硫化铅（PbS）准单晶感光薄膜
二、新工艺和传统红外芯片方案对比表
| 方案 | 集成方式 | 工艺条件 | 难点 | 成本特点 |
|---|---|---|---|---|
| 传统铟镓砷红外芯片 | 感光阵列、读出电路分开制备，像素级键合对准 | 需要精密键合设备，工艺复杂 | 微小像素对准难度极高，良率受限 | 设备昂贵，单片成本高 |
| 华科大本次水相生长方案 | 感光层直接在读出电路晶圆表面原位长出来 | 常温、水溶液环境 | 严格控温（±0.005℃）、控振动，保证薄膜均匀 | 省去键合工序，有降本潜力 |
三、传感器芯片关键性能与特点
- 探测波段：短波红外（2.5μm 附近），无需制冷机，常温工作
- 探测能力：比探测率达到同类型器件的顶尖水平，优于同波长商用铟镓砷探测器
- 成像能力：像素响应均匀度对标商用铟镓砷芯片，可清晰采集 80℃–600℃高温物体红外图像
- 拓展能力：工艺兼容柔性读出电路，可以制备曲面、可弯曲红外传感阵列
四、未来落地应用方向
- 工业领域：设备高温巡检、管道测温、缺陷检测
- 机器视觉：自动驾驶、安防夜视、烟尘雾霾环境识别
- 消费电子：轻量化便携红外测温、感知配件
- 特种场景：可贴合曲面的柔性红外感知器件
【相关 FAQ】
问题 1：华中科技大学在水里长出来的这款传感器芯片，是把整块芯片泡水里直接使用吗？
回答 1：不是，华中科技大学在水里 “长” 传感器芯片指的是制造阶段用水溶液生长感光硫化铅薄膜，芯片成品完成封装之后，并不需要泡在水里工作，成品是正常的红外成像传感器芯片。
问题 2：华中科大登上 Nature 的水相生长传感器芯片，相比传统红外传感器芯片优势在哪？
回答 2：华中科大这款水相生长传感器芯片最大优势是省去像素精密键合环节，常温工艺，设备门槛更低，未来有望大幅降低短波红外传感器的制造成本，同时还支持柔性曲面传感结构。
问题 3：这套水中生长传感器芯片技术什么时候能够量产商用？
回答 3：目前华中科大这项水相生长传感器芯片成果还停留在实验室验证阶段，已经证明原理和器件性能，后续还需要解决大批量生产一致性、长期稳定性等工程化问题，暂时没有明确商用时间表。
【参考资料】
[2026-10-30]（唐江团队在红外成像芯片原位集成方面取得新进展）华中科技大学光学与电子信息学院
[2026-10-29]（受贝壳启发 华科大团队让红外感光材料直接在芯片上 “长” 出来 成果发表于《自然》）湖北日报
[2026-10-29]（唐江团队最新研究成果登上《自然》）武汉光电国家研究中心
[2026-10-28]（Monolithically and in situ integrated PbS infrared imagers）Nature 官网
【免责声明】
本文关于华中科技大学水相生长传感器芯片的性能、工艺、成果信息，全部来自本次 Nature 论文和学校官方发布内容，不构成产业投资、采购建议；该技术属于前沿实验室成果，距离工业化量产还有工程验证环节；实际量产良率、稳定性、成本优势能否兑现，仍存在不确定性，请以团队后续工程进展和官方公告为准。