在红外光学器件领域，量子点红外成像芯片诞生的历史并不长，但其应用前景却十分广阔。作为这一技术领域的青年开拓者之一，北京理工大学光电学院教授唐鑫一方面聚焦于红外成像芯片的深度研发，另一方面也在大力推进相关技术成果的转化应用，为我国低成本、高性能红外成像芯片行业的发展探出新路。“现在国家一直在强调高水平科技自立自强，鼓励科技人员大胆进行科技创新，参与成果转化，这正是我们高校科研人员大显身手的时候！”他说。
高校老师转身创业
唐鑫是我国红外成像芯片研究领域的佼佼者，曾入选国家级青年人才项目、中国科协青年人才托举工程。早在学生时代，他就对科研产生了浓厚兴趣，2013年于香港城市大学攻读博士学位，并开始接触到红外成像芯片材料。
但最初的研究迟迟没有进展，唐鑫判断是选择的材料路线出了问题，经过反复试错，到博士第三年，他毅然转向了量子点红外成像芯片方向，此后一个接一个的成果不断被研发出来。
2017年，博士毕业的唐鑫又去了美国芝加哥大学做博士后研究，导师正是量子点红外成像芯片材料最早的发现者。“我博士时研究这个材料，博士后又回到了这个材料的发源地深造，很幸运！”唐鑫说。
2020年，作为国家级青年人才的唐鑫被引进到北京理工大学任教，同时继续从事量子点红外成像芯片材料的研究。这期间，他的课题获得了国家自然科学基金、重点研发计划等项目的支持，也得到了学校的大力资助。在各方的大力支持下，量子点红外成像芯片材料技术日趋成熟，初步具备了产业化应用的条件。
于是，在2021年，借助于北京理工大学独特的“先赋权后行权”成果转移机制，唐鑫参与创立了中芯热成科技（北京）有限责任公司，希望能将自己多年研发的科研成果进行产业化转化。
红外成像新技术优势明显
唐鑫表示，公司做的其实就是成像芯片。这种芯片在手机里、相机里都会用到，就是用于拍照、录像等。“不过一般的手机、相机，包括监控设备里的成像芯片只能拍可见光，我们做的成像芯片则能拍到不可见的红外线，可用于测温、穿透雨雾拍摄、远距离目标跟踪、某些材质的内部检测等。”他说。
红外线拍摄器件成本很高，价格昂贵，中芯热成主打的产品，就是低成本、高性能的量子点红外成像芯片，是红外线拍摄设备的关键核心器件。传统的红外成像芯片又称作块体半导体，制备材料的设备价格很贵，工艺复杂，时间也比较长，而量子点红外成像芯片材料像墨水一样，是液态的，能通过液相大规模合成的方式批量化制备。“可以像摊煎饼一样把材料刷到电路上去。”他说。
成本的大幅度降低，有利于其推广应用，对下游产业降本增效等作用很大。唐鑫举例说，很多地方在搞智慧农业，用红外设备来分选种子、农作物等，但这种设备价格很贵，我们的成像芯片成本降下来了，整个红外设备的价格也跟着下降，这就会让更多的技术产品被用到农业育种等其他场景中，有利于行业市场的进一步扩大。
除了制备设备及生产工艺简单、材料成本低之外，中芯热成的产品还有很多技术性能方面的优势，比如光谱调控范围宽等。简单说，就是做红外探测的时候，可以根据用户需要拓展波长，常规的短波是1.7微米，但中芯热成的产品却可以做更宽的5微米范围，适用于很多波段的探测器。
不同的波段意味着不同的应用，比如用于工业分选中高附加值矿石、咖啡豆、烟草等的检测，都需要较宽的红外波段才能发现其内部的缺陷。中芯热成研发的产品正好满足了这一要求。除此之外，他们的材料还有一个优势是分辨率高。因为材料是直接刷到电路上的，意味着做底板的电路像素有多大，成像芯片的像素就能做多大。“从低成本的内核到多波段的功能拓展，再到高分辨的成像效果，这是我们产品的三个主要特点。”唐鑫说。
他还表示，现在这个材料应用越来越广，包括工业分选、智慧农业等领域都是其用武之地，比如半导体晶圆加工，其材料是黑色硅片，用常规手段无法检测其内部情况，用红外设备就能穿透硅片，发现材料内部的缺陷。
另外，硅片是一层一层做成集成电路的，也需要红外线穿透每个层级，发现电路内部的问题。“我们日常生活中能接触到的这类产品，主要是用于机场、车站等场所的红外安防检测设备，可以通过红外线来测温度。”他说。
选对技术路线，聚焦主责、主业
从事科研及成果转化多年，唐鑫有一点很深的感受，那就是“选对技术路线”。唐鑫说：“我转向量子点红外成像芯片方向后，从工艺到成像效果，再到探测性能很快就有了质的变化，所以我觉得如果科研要想走向应用，技术路线的正确选择可能比努力还更重要。”
对于他们研发材料的前景，唐鑫认为未来可期。“目前来看，我们在国际上处于领先水平。”他说，这种材料未来还可能更大规模地用到无人驾驶汽车、无人机等领域，在其他工业分选、智慧农业等行业的应用也会越来越深。
当然，在企业的成长过程中，他也希望能得到更多国家政策方面的支持。北京理工大学通过“先赋权后行权”的方式帮助他们顺利推进了成果转化，解决了成果产权等方面的风险，没有对企业的经营造成负担。但从国家层面来讲，还是希望进一步明确国有企业、事业单位等机构科研人员成果转化方面的界限，权、责、利划分得更清晰，这样更有利于他们轻装上阵，在成果转化、企业经营等方面没有后顾之忧。
唐鑫认为，创业虽然看起来是一个新奇的体验，但其中的风险很高，高校科研工作者、教师要先做好自己的教学和科研，在自己本职工作的研究中打磨好技术，做好积累与沉淀。如果有成果适合转化，不要羞于或怯于去做，要准确认识自己的水平及定位。同时，组建高效合理的团队，吸纳各方面的人才，这样才能众人拾柴火焰高。
来源:《中关村U30》特刊
