Wachsende industrielle, ökologische und gesundheitliche Bedürfnisse beschleunigen die Entwicklung von Infrarotsystemen der nächsten Generation mit hoher Detektivität, multifunktionalem Sensorik und Intelligenz direkt im Gerät. Während traditionelle Geräte (z. B. HgCdTe, Quantenmulden) in Bezug auf Leistung weiterhin dominieren, stoßen sie bei Kühlanforderungen, Kosten und Funktionalität an Grenzen. Kürzlich wurden bedeutende Fortschritte bei Materialien, Strukturen und Detektionssystemen erzielt. Als Grundlage von IR-Systemen zeigen Fotodetektoren auf Basis traditioneller Materialien mit Bandabstimmung und neuartigen Materialien (z. B. zweidimensionale Materialien und Quantenpunkte) eine hohe Fotodetektivität, niedrigen Dunkelstrom und Betrieb bei Raumtemperatur. Gleichzeitig ermöglicht die Integration von Mikrostrukturen auf dem Chip (z. B. Plasmonen, Metaflächen und 3D-assemblierte Architekturen) die Manipulation von Kopplung und Ausbreitung elektromagnetischer Felder, was die polarisations- und wellenlängenabhängige Lichtabsorption verbessert. Diese Entwicklungen statten Infrarotgeräte mit multidimensionaler Fotodetektion und einstellbarer spektraler Antwort aus. Darüber hinaus verschmelzen fortschrittliche Technologien wie In-Sensor-Computing, miniaturisierte Spektrometer und On-Chip-Digitalisierung Sensorik, Speicherung und Computing zu einem einzigen Chip. Die Integration ermöglicht monolithische Infrarotsysteme mit kompakteren Architekturen und adaptiver Wahrnehmung, Datenkompression und Echtzeit-Signalverarbeitung. Abschließend wird eine vergleichende Analyse unter Einbeziehung von Materialtechnik, Mikrostrukturdesign und integrierter Architektur präsentiert, um Herausforderungen und Chancen für kompakte, intelligente und multifunktionale Infrarotdetektionsplattformen aufzuzeigen.
Zhang et al. (Mittwoch) untersuchten diese Frage.