莱斯大学的研究人员发明了一种与cmos兼容的仿生彩色光电探测器，它可以像人眼一样直接对红色、绿色和蓝色的光做出反应。

这种新设备是由莱斯大学纳米光子学实验室(LANP)的研究人员发明的，并在该杂志的一项新研究中在线描述先进材料．它使用了一个铝光栅，可以添加到硅光电探测器上，使用硅微芯片行业的主流技术，“互补金属氧化物半导体”，或CMOS。

传统的光电探测器将光转换为电信号，但没有固有的颜色敏感性。为了捕捉彩色图像，光电探测器制造商必须添加颜色过滤器，可以将场景分成红、绿和蓝三色组件。这种颜色过滤通常使用芯片外介电或染料滤色器，这些滤色器在阳光照射下会退化，也很难与成像传感器对齐。

该研究的首席科学家、LANP主任纳奥米·哈拉斯(Naomi Halas)说:“今天的颜色过滤机制通常涉及不兼容cmos的材料，但这种新方法具有芯片集成之外的优势。”“它也更紧凑、更简单，更接近生物体‘看到’颜色的方式。

仿生学并非偶然。这种彩色光电探测器是由海军研究办公室资助的一个600万美元的研究项目的结果，该项目旨在使用“超材料”模仿头足类动物的皮肤，这种化合物模糊了材料和机器之间的界限。

章鱼和乌贼等头足类动物是伪装大师，但它们也是色盲。哈拉斯说，“鱿鱼皮”研究小组包括马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物实验室的海洋生物学家罗杰·汉龙。和马里兰大学巴尔的摩分校的托马斯·克罗宁(Thomas Cronin)怀疑头足类动物可能直接通过皮肤识别颜色。

基于这一假设，LANP研究生鲍勃·郑，新研究的主要作者先进材料研究，着手设计一个可以探测彩色光的光子系统。

哈拉斯说:“鲍勃创造了一个仿生探测器，模拟了我们假设的鱿鱼皮肤‘看到’的东西。”“这是在实验室中偶然发现的一个很好的例子。在寻找一个特定研究问题的答案时，鲍勃创造了一个更加实用和普遍适用的设备。”

郑的彩色光电探测器结合了波段工程和等离子体光栅，这是一种梳状的铝结构，有一排排平行的狭缝。利用电子束蒸发，这是CMOS加工中的一种常见技术，郑在硅光电探测器上沉积了一层薄薄的铝，上面覆盖了一层超薄的氧化物涂层。

利用等离子体光栅与光电探测器表面之间的干涉效应进行颜色选择。通过仔细调整氧化物的厚度和缝隙的宽度和间距，郑能够优先将不同的颜色引导到硅光电探测器或将其反射回自由空间。

金属纳米结构使用表面等离子体激元——电子波像流体一样在金属表面流动。特定波长的光可以激发等离子体激元，LANP的研究人员经常创建等离子体激元相互作用的设备，有时会产生戏剧性的效果。

“使用等离子体光栅，不仅可以获得颜色可调性，还可以增强近场，”郑说。“近场相互作用增加了吸收截面，这意味着光栅有点像它自己的透镜。你得到这种漏斗状的光进入一个集中的区域。

他说:“我们不仅将光电探测器用作放大器，还使用等离子体滤色器来增加进入探测器的光量。”

---

了下:材料•先进

---