成果推介｜北理工与中央民族大学联合中芯热成团队在Nature Photonics刊发论文：高精度微型高光谱成像芯片

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41566-026-01860-z

单极性偏置，实现连续光谱响应

该工作创新提出了一种全新的能带调控机制，通过设计可偏压激活的量子点叠层架构，结合单极性偏置电压实现能带排列的连续重构，生成“准随机”演化的高信噪

比响应光谱，彻底消除了传统双极性偏置器件的光电响应“死区”，在全光谱范围内获得了稳定信号采集。

图：(a)偏压重构光谱成像芯片工作原理示意图；(b)偏压重构光谱成像芯片架构示意图；(c)量子点的吸收光谱与光致发光光谱

02

—

微型像素集成，性能优异

利用量子点的溶液可加工性，研究人员将PbS量子点与中芯热成读出电路（ROIC型号：ZXAA1280-15N）进行单片集成，突破了空间分辨率、光谱分辨率之间的固

有制约矛盾。成功实现1280×1024阵列规模，400-1700nm光谱覆盖范围的器件制备；器件的峰值探测率超10¹³Jones，线性动态范围达68.04dB；在0.68V偏置下外

量子效率超过100%，展现出优异的光响应性能。

图：具有偏压可编程胶体量子点结的探测器

03

—

像素级精准光谱调谐，实现1nm超高光谱分辨率

采用校准响应矩阵和正则化重建算法，精准重建单峰、双峰单色光及黑体等宽带光谱，解决了直接反演的不稳定性和噪声敏感性问题，实现了光谱的高精度还原，

实现1nm超高光谱分辨率，可清晰区分峰值间距仅1nm的双峰光；重建精度达0.055nm。

图：光谱重建过程

04

—

多场景成像验证，应用潜力无限

配合中芯热成焦平面测试系统（XT-03-FPTS），成功实现带通滤光片的高光谱成像及苹果瘀伤、真假花卉、棉和聚酯纤维、四种溶剂等多场景的高光谱成像与伪

彩色可视化。

图：高光谱成像芯片工作原理及成像效果

(a) 高光谱芯片数据采集工作过程流程图；(b) 带通滤光片的高光谱成像结果；(c) 苹果碰伤检测的高光谱成像；(d) 鉴别仿真花与鲜花的高光谱成像结果；

(e) 棉纤维与聚酯纤维分类的高光谱成像结果；(f) 鉴别不同溶剂（异丙醇、水、滴滴涕、三氯乙烯）的高光谱成像结果

该片上集成高光谱成像芯片摒弃了传统高光谱设备对外部色散光学元件和移动部件的依赖，实现了器件的微型化和集成化，未来有望在航空航天、消费电子、精准农业

、食品安全、工业检测、环境监测等领域实现产业化应用。

本成果系中芯热成与北京理工大学联合团队在“能带工程与波段调控”方面的系列化研究成果之一，后续团队将持续推

出更多高水平科研成果，敬请关注。