麦姆斯咨询 | 2020-09-18至2020-09-20 | 中国物联网国际创新园(点此查看)

2020年当之无愧“红”透全球的产品就属各类抗疫测温仪器,其最核心的器件便是红外探测器。本次课程内容涵盖热探测器和光子探测器的主流技术,红外探测器领域专家齐聚无锡,为大家带来一场红外知识盛宴。

主办单位:麦姆斯咨询

协办单位:上海传感信息科技有限公司、华强电子网


一、课程简介


突如其来的新冠病毒疫情让“红外测温”广为人知

突如其来的新冠病毒疫情让“红外测温”广为人知


2020年当之无愧“红”透全球的产品就属各类抗疫测温仪器(例如:额温枪、耳温枪、热像仪),其中最核心的器件便是红外探测器,需求巅峰时“一颗难求”、“价格冲天”,更有人炒作成期货。从本质上看,红外探测是一种辐射能转换技术,可将接收到的红外辐射能转换为便于测量或观察的电能、热能等其它形式的能量。根据能量转换方式,红外探测器通常分为热探测器(热阻效应、热伏效应、热气动效应、热释电效应)和光子探测器(光生伏特效应、光电导效应、光电磁效应、光发射效应)两大类。我们常见的测温仪器、安防监控、执法搜救等民用产品均采用热探测器——包括微测辐射热计、热电堆、热释电等类型。相较于光子探测器,热探测器具有价格便宜、尺寸小巧、无需制冷、技术成熟等优势。


红外-可见光探测器及成像示例(来源:麦姆斯咨询)

红外-可见光探测器及成像示例(来源:麦姆斯咨询)


若问在众多类型的红外探测器之中,2020年“爆款”数谁?热电堆当仁不让!受新冠病毒疫情影响,集成单点热电堆探测器的额温枪以其安全、便捷、高精度等优势,已成为日常工作和生活的“标配”。而将红外测温功能集成到智能手机,也成为众多厂商瞄准的商机。今年6月,华为发布了全球首款集成热电堆传感器的智能手机:荣耀Play4 Pro红外测温版,有望掀起“随时随地”测温热潮。此外,红外探测器厂商积极布局热电堆阵列技术,期望拓展更加广阔的应用空间:以空调、照明、安防为代表的智能家居,以客流统计、行为分析为代表的智慧零售……热电堆产业热潮吸引了国家智能传感器创新中心、上海微技术工研院、烨映电子、森霸传感、炜盛科技、西人马、创芯海微、敏芯股份、芯奥微、慧闻科技等数十家企业投入其中。


荣耀Play4 Pro红外测温版集成热电堆探测器,猜测是迈来芯(Melexis)MLX90632

荣耀Play4 Pro红外测温版集成热电堆探测器,猜测是迈来芯(Melexis)MLX90632


当面对机场、地铁站、火车站等人流密集区域的大规模防疫测温需求时,集成微测辐射热计探测器的热像仪“威力”尽显。这一类应用场景对测温速度、测温规模、测温精度以及在线识别、预警和记录均有较高要求,只有热像仪才能“达标”。以高德红外、大立科技、睿创微纳、海康微影为代表的微测辐射热计领先企业均在疫情中有突出贡献。在汽车电子领域,以微测辐射热计为主导的热成像传感器突破了汽车夜视“识人难”的僵局,有望推动自动驾驶的发展进程。在智能手机领域,2020年7月,卡特彼勒(CAT)推出新款坚固耐用的三防智能手机:S62 Pro,集成FLIR热成像摄像头Lepton,相比上一代产品大幅提升了热成像分辨率。在机器人领域,“无人机+热像仪”也上了今年红外产业的热搜榜,成为远程测温、消防搜救、巡检运维甚至科学研究的“小能手”。


卡特彼勒(CAT)S62 Pro手机集成FLIR热成像摄像头Lepton

卡特彼勒(CAT)S62 Pro手机集成FLIR热成像摄像头Lepton


除了上述热探测器,光子探测器也是红外家族中的重要成员,包括碲镉汞探测器、量子阱探测器、超晶格探测器等。光子探测器在光谱响应选择性、响应速度、灵敏度等方面具有优势,受到航天航空和军事国防等高端领域的青睐,例如,我国将光子探测器搭载于风云系列气象卫星和“天问一号”火星探测器,各国也将光子探测器应用于制导、火控、瞄准、侦察和监视等军事领域。但是,由于中长波红外光子探测器的制备难度大、造价昂贵、体积庞大,鲜少在商业领域出现。


为了满足广大红外从业人员对知识的渴求,麦姆斯咨询特此开设《第26期“见微知著”培训课程:红外探测器核心技术》,主要针对长波和中波红外光谱来解析其核心探测器。我们邀请到在红外探测器领域中拥有丰富实践经验的知名企业家、技术负责人、著名高校和研究所专家,为大家带来一场知识盛宴。


本次课程内容涵盖热探测器和光子探测器的主流技术,主要包括:(1)红外探测与成像技术综述;(2)微测辐射热计探测器;(3)热释电探测器;(4)微悬臂梁探测器;(5)光学超构材料红外探测器;(6)热电堆探测器;(7)量子点红外探测器(QDIP);(8)碲镉汞探测器;(9)Ⅱ类超晶格探测器。


二、培训对象

本课程主要面向红外探测与成像产业链上下游企业的研发人员和管理人员,以及高校师生。对希望了解红外技术的非专业背景人员也具有非常好的启发性作用,如市场销售人员、投资机构人员、政府管理人员等。


三、培训时间

2020年9月18日~9月20日

授课结束后,为学员颁发麦姆斯咨询的结业证书。


四、培训地点

无锡市(具体地址以培训前一周的开课邮件通知为准)


五、课程内容

课程一:红外探测与成像技术综述

讲师:浙江大立科技股份有限公司 副总经理 姜利军

红外探测器是红外测温和成像系统中的核心器件,也是探测、识别和分析物体红外信息的关键要素。随着红外探测器在新材料、新结构、新工艺和光机电集成一体化等方面不断探索,各种红外系统及应用也在推陈出新,与时俱进。本课程将从红外光谱基础知识入手,理清红外探测器纷繁复杂的产品分类和技术趋势,剖析非制冷红外探测器的典型产品和整体产业格局,为后续课程奠定坚实的基础!

课程提纲:
(1)红外光谱基础知识;
(2)红外探测器概念及技术路线;
(3)制冷 vs. 非制冷;
(4)热探测器 vs. 光子探测器;
(5)非制冷红外探测器技术对比;
(6)典型非制冷红外探测器产品分析;
(7)非制冷红外探测器发展趋势;
(8)非制冷红外探测器产业竞争格局(国际和国内);
(9)红外热成像市场与应用分析;
(10)典型防疫产品分析:额温枪、体温筛检系统。


课程二:微测辐射热计探测器

讲师:上海巨哥电子科技有限公司 总经理 沈憧棐

微测辐射热计是红外热像仪探测器的主力军,随着2020年机场、车站、企业楼宇等基础设施对红外热像仪需求的激增,其市场规模有望翻倍。微测辐射热计是利用热敏材料的电阻变化来测量辐射热量的传感器,氧化钒(VOx)薄膜和非晶硅(a-Si)是其主要热敏材料。此外,构造悬浮微桥结构也是影响微测辐射热计制造成败及性能高低的关键因素。本课程将重点讲授微测辐射热计的工作原理、关键技术及产业现状,介绍防疫检测、车载夜视等当前热门应用,并为学员剖析常见的热像仪类型及典型应用案例。

课程提纲:
(1)微测辐射热计工作原理、结构及材料体系(非晶硅、氧化钒);
(2)微测辐射热计设计、制造、封装和测试的主要问题和解决方法;
(3)微测辐射热计技术发展趋势;
(4)微测辐射热计产业现状及主要供应商。
(5)微测辐射热计典型应用介绍,如新冠肺炎防疫监测、智能手机、车载夜视仪、无人机等;
(6)成像型与测温型热像仪;
(7)基于微测辐射热计的气体成像技术及应用。


课程三:热释电探测器

讲师:华中科技大学 副教授 易飞

热释电探测器是利用热释电材料的自发极化强度随温度而变化的效应制成的热敏型传感器。热释电材料主要有单晶和陶瓷两大类:以硫酸三甘酞(TGS)和钽酸锂(LiTaO3)为代表的单晶;以锆钛酸铅(PZT)为代表的陶瓷。热释电探测器凭借其制备工艺简单、成本低廉等特点,在热探测器市场中占有一席之地。本课程将从热释电探测器的工作原理及敏感材料出发,重点剖析热释电探测器的主要技术问题和解决方案,并探讨其产业现状及典型应用案例。

课程提纲:
(1)热释电探测器工作原理、结构及材料体系(单晶钽酸锂晶体、压电陶瓷、高分子薄膜等);
(2)热释电探测器设计、制造工艺、封装和测试主要问题和解决方法;
(3)热释电探测器技术发展趋势;
(4)热释电探测器产业现状及主要供应商;
(5)薄膜型热释电探测器阵列技术及应用(人体/环境探测与热成像)。


课程四:微悬臂梁探测器

讲师:华中科技大学 副教授 易飞

微悬臂梁探测器是利用“基于MEMS工艺制作的悬臂梁”吸收红外辐射后产生的力学形变来进行红外探测。微悬臂梁通常采用金属(如铝)和半导体(如氮化硅)两种材料制作薄膜并粘合在一起。由于两种材料的热膨胀系数差异较大,微悬臂梁会随着温度变化而发生弯曲。通过检测微悬臂梁和衬底形成的一个可变电容变化可以得知微悬臂梁的弯曲情况,从而可以探测红外辐射的信息。本课程将首先梳理微悬臂梁探测器的基础知识,然后详细讲解微悬臂梁探测器的核心技术和技术发展趋势,最后剖析微悬臂梁探测器的产业现状和典型应用案例。

课程提纲:
(1)微悬臂梁探测器换能原理、结构及材料体系;
(2)微悬臂梁探测器设计、制造、封装和测试的主要问题和解决方法;
(3)微悬臂梁探测器技术发展趋势;
(4)微悬臂梁探测器产业现状及主要供应商;
(5)微悬臂梁探测器典型应用介绍。


课程五:光学超构材料红外探测器

讲师:华中科技大学 副教授 易飞

人工微纳结构可以改变电磁波传输过程中的电磁参数空间分布,从而有效操控电磁波的传输与局域效应。利用超构材料耦合传统红外探测器将有望颠覆传统探测强度,使红外探测器向多维度、数据立方探测方向发展,同时还可降低光学系统的复杂度和成本。本课程将从人工微纳结构的基础知识入手,重点剖析光学天线阵列和超构材料探测器的主要技术问题和解决方案,并探讨其研究趋势及产业化进程。

课程提纲:
(1)人工微纳结构光学简介:导波光学、光子晶体、表面等离激元、超构材料;
(2)光学超构材料的结构、表征、吸收体材料和制备工艺;
(3)光学天线阵列的工作原理、结构和材料体系;
(4)超构材料探测器(悬臂梁探测器/钽酸锂探测器)设计、制造、封装和测试的主要问题和解决方法;
(5)光学超构材料红外探测器的研究现状及技术趋势分析;
(6)光学超构材料红外探测器研究机构动态及产业化进程。


课程六:热电堆探测器

讲师:中国科学院上海微系统与信息技术研究所 研究员 李铁

热电堆探测器是基于塞贝克效应(Seebeck Effect)亦或温差电效应的“光-热-电”二级转换传感器。随着MEMS技术的迅速发展,基于CMOS-MEMS的热电堆探测器凭借其尺寸小、重量轻、灵敏度高、噪声小、成本低等优势,获得了诸多市场的青睐。本课程将首先介绍热电堆探测器工作原理,然后详细阐述MEMS热电堆探测器的核心技术和产业现状,最后对基于热电堆的红外气体传感器进行剖析。

课程提纲:
(1)热电堆探测器工作原理;
(2)MEMS热电堆探测器设计、制造、封装和测试的主要问题和解决方法;
(3)热电堆探测器产业现状;
(4)基于热电堆的红外气体传感器原理;
(5)红外气体传感器技术及应用。


课程七:量子点红外探测器(QDIP)

讲师:电子科技大学 教授 巫江

相比传统体材料,低维半导体材料在某一个维度上具有亚微米、纳米甚至原子级几何尺寸,其巨大的比表面积以及优异的光电转换特性使其在红外探测领域具有得天独厚的优势。量子点就是一种零维或准零维点结构材料,具备低成本、室温工作、光电导响应率高、可制备柔性器件等优势,PbS、HgTe胶体量子点是目前研究较多的红外探测器类型。本课程将从低维半导体材料及探测器的基础理论入手,重点剖析典型量子点探测器的主要技术问题和解决方案,并探讨其研究趋势、产业化进程及应用前景。

课程提纲:
(1)低维半导体材料介绍(量子点、石墨烯、黑鳞等);
(2)新型低维材料红外探测器(PbS量子点红外探测器、石墨烯光电探测器、黑磷光电探测器)简介;
(3)量子点典型材料(PbS胶体量子点、HgTe胶体量子点)生长、转移、表征、制备要点及调控手段;
(4)QDIP工作原理、器件结构(垂直型、横向型)及探测性能(载流子寿命、暗电流、光谱响应、工作温度);
(5)QDIP设计、制造工艺、封装和测试主要问题和解决方法;
(6)QDIP研究现状分析、新材料体系及技术趋势分析;
(7)QDIP研究机构动态及产业化进程介绍;
(8)新型低维材料红外探测器典型应用介绍:量子点近红外成像、量子点红外气体探测。


课程八:碲镉汞探测器

讲师:武汉高德红外股份有限公司 探测器中心副主任 周文洪

空间应用是推动碲镉汞红外探测器技术发展的主要推动力之一。碲镉汞材料是由负禁带HgTe和正禁带CdTe混合而成具有直接带隙的贋二元化合物材料,在红外探测器技术的发展中一直处于主流地位,至今仍然是重要战略战术应用中的首选材料体系。近十年,基于CdZnTe基的长波碲镉汞材料和Si或GaAs基异质衬底碲镉汞材料的技术已达到实用化应用水平。而碲镉汞探测器也是目前为数不多能在整个红外波段(1~16μm)均展现高性能的光子探测器。本课程将从光子探测器工作原理及敏感材料出发,重点剖析碲镉汞探测器的主要技术问题和解决方案,并探讨其产业现状及应用前景。

课程提纲:
(1)光子探测器工作原理(光伏型、光导型、光发射等)及敏感材料(HgCdTe、SiGe、InGaAs、PbSe、PbS、PtSi等);
(2)碲镉汞外延衬底特点、制备工艺和评价参数;
(3)碲镉汞光伏型探测器的材料特点;
(4)碲镉汞光伏型探测器设计、制造(分子束外延MBE、金属有机化学气相沉积法MOVCD)、封装(杜瓦封装)和测试的主要问题和解决方法;
(5)碲镉汞探测器技术发展趋势(碲镉汞APD器件、高温器件);
(6)碲镉汞探测器产业现状及主要供应商;
(7)碲镉汞探测器应用前景及市场介绍,如民用领域、航空航天、军事国防、科学研究等。


课程九:Ⅱ类超晶格探测器

讲师:武汉高德红外股份有限公司 探测器中心副主任 周文洪

提高器件工作温度、多波段同时成像、降低器件成本是制冷型光子探测器的发展方向,Ⅱ类超晶格材料所具有的能带工程结构特征以及同时覆盖短-中-长波红外波段(2~30μm),刚好成为实现以上需求的“良药”。Ⅱ类超晶格材料是一种人工光电材料,其家族主要由InAs、GaSb和AlSb构成;根据这三个成员的禁带能级结构,采用不同的组合可以形成三种超晶格结构:GaSb/AlSb形成Ⅰ类超晶格结构;InAs/AlSb形成禁带跨接型Ⅱ类超晶格结构;InAs/GaSb形成禁带错位型Ⅱ类超晶格结构。正是由于近十多年来国内研究机构和企业在该材料和器件研究中取得大量进展,才缩小了中国红外探测器领域与欧美国家的差距,同时也快速推动了高端光子探测器产业化的进程。本课程将带领大家学习Ⅱ类超晶格探测器基础知识,讲解主要技术难点和解决方法,同时展示Ⅱ类超晶格探测器的典型应用案例。

课程提纲:
(1)Ⅱ类超晶格探测器工作原理(带间跃迁)、结构及材料体系(Ⅲ-Ⅴ族);
(2)制冷型探测器发展方向及技术路线;
(3)砷化铟/锑化镓(InAs/GaSb)Ⅱ类超晶格探测器设计、制造(分子束外延MBE)、封装和测试主要问题和解决方法;
(4)Ⅱ类超晶格探测器技术发展趋势(高温器件、双色/小像元技术);
(5)Ⅱ类超晶格探测器产业现状、主要供应商及应用案例。


六、师资介绍

姜利军麦姆斯咨询2019年度“优秀讲师”,博士,毕业于美国新泽西理工学院材料科学与工程学专业,浙江大立科技股份有限公司副总经理,同时担任杭州大立微电子有限公司董事、总经理。他长期从事非制冷红外焦平面探测器研制及生产,先后实现35μm、25μm、17μm、15μm、12μm像元探测器的批量化制造和应用,完成了百万级像素的非制冷红外焦平面探测器研制。担任核高基、重大科学仪器开发等国家重大专项负责人。


沈憧棐麦姆斯咨询2019年度“杰出讲师”,博士,上海巨哥电子科技有限公司总经理。他1989年考入清华大学物理系,1996年赴美留学就读于普林斯顿大学电子工程系,并于2001年获得博士学位后留美工作。2008年回国创办上海巨哥电子科技有限公司,致力于推动红外热成像技术的民用化,在红外成像精确测温、低成本红外探测器等方向上具有众多前瞻性的研发成果和丰富的行业应用经验。


易飞麦姆斯咨询2019年度“最受欢迎讲师”,博士,华中科技大学光电信息学院副教授,主要从事人工光学微结构及其相关器件的研究,如下一代红外探测器与新型传感器芯片、面向微波光子学与片上高速光互联的光子集成芯片等。他于2011年获得美国芝加哥西北大学电子工程与计算机科学系博士学位,曾作为访问学者工作于新加坡科技局数据存储研究中心,后于美国费城宾夕法尼亚大学材料科学与工程学系从事博士后研究。他先后主持国家自然科学基金青年项目“面向气体传感的多波长窄带红外探测器研究”、深圳市科技创新委员会基础研究项目“像元级集成光学信息处理功能的高性能红外探测器芯片研究”,目前正在主持国家自然科学基金面上项目“超表面双色偏振热探测器研究”,并多次参与过美国自然科学基金(NSF)和美国国防部高等研究项目局(DARPA)的研究项目。迄今发表SCI收录论文26篇,发表会议论文19篇,其中高影响力论文5篇;Web of Science他引230次;已授权美国专利2项,申请国内专利2项并出版过专著;并在CLEO、OFC、SPIE Photonics West等国际光学会议上口头报告13余次。


李铁,博士,中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员、博士生导师。长期从事热电堆红外探测器的设计、制作、封装,红外气体传感器以及纳米材料和敏感器件等研究。他出生于1970年,1992年本科毕业于中国科学技术大学物理系,1997年博士毕业于中国科学技术大学凝聚态物理专业,同年进入中国科学院上海微系统所从事博士后研究。1999年进入微光机电系统领域,从事微机械器件研究。1998年赴日本电子技术综合研究所从事合作研究。2002年1月至2003年6月赴美国Delphi汽车电子公司,从事高灵敏度红外酒精传感器研究。先后负责并完成了科技部973项目、中国科学院、上海市等30余项重大项目,已在Phys.Rev.B、J.Phys.:Conden.Matt.、Jpn.J.Appl.Phys.等国际著名刊物上发表论文50余篇,获得专利十余项。


巫江,博士,电子科技大学基础与前沿研究院教授、博士生导师。先后在美国和英国留学、从事科研教学工作10余年,曾任英国化合物半导体未来制造中心KPI、伦敦大学学院终身教职、博士生导师。研究领域包括化合物半导体外延生长机理、低维结构中关于物质作用、以及量子结构光电器件特性与性能等问题,实现了高性能III-V族中红外探测器、硅基III-V量子点激光器、新型低维结构光电探测器件等。发表学术论文100余篇,引用5000余次,其中影响因子10.0以上论文40余篇。授权发明专利10余项,出版英文专著4部。现为英国高等教育学会会士、IEEE高级会员、中国光学工程学会高级会员、意大利教育大学与科研部(MIUR)注册专家(应用研究类)、Nanoscale Research Letters主编、IEEE Access副编辑、Frontiers in Electronics副编辑、Nano-Micro Letters、中国核心期刊《实验科学与技术》等期刊编委委员、先进光电子四川省青年科技创新研究团队负责人、伦敦大学学院Arena Fellow。


周文洪麦姆斯咨询2019年度“最受欢迎讲师”,博士,毕业于中国科学院上海技术物理研究所,主要从事碲镉汞异质结焦平面探测器的芯片技术研发。现担任武汉高德红外股份有限公司探测器中心副主任,以及武汉高芯科技有限公司副总经理,主要负责制冷型红外焦平面探测器的研发工作,带领高德红外项目团队在国内首次实现了超晶格探测器样机制备和成果鉴定。他曾获得第二届“2016年中国光学工程学会创新奖”。


近期课程

第36期“见微知著”培训课程:微光学元件及应用

微光学元件是3D成像与传感、3D显示等技术发展和商业化的关键要素,未来前景不可限量!在此背景下,麦姆斯咨询精心策划了本期课程。


第37期“见微知著”培训课程:气体传感与检测技术

气体传感器是保障人类健康与安全的重要感知技术,未来在汽车与消费电子的“双轮”驱动之下,将保持快速发展的势头。为此,麦姆斯咨询精心策划了气体传感与检测技术课程。


第38期“见微知著”培训课程:VCSEL技术及应用

从数据通信到智能手机,从扫地机器人到自动驾驶汽车,VCSEL应用不断“开疆拓土”,未来发展前景可期。在本次培训中,麦姆斯咨询邀请在VCSEL产业中拥有丰富实践经验的企业家及科研学者,为大家传授VCSEL知识及技术经验。


课程已经结束,感谢您的关注!