早前,SiOnyx在kickstarter众筹一款名为Aurora的相机。Aurora传感器连指甲大小都没有,却凭借黑硅技术(Black Silicon)获得了惊人的高感表现,可以正常速度拍摄星空、极光视频。黑硅真的如此厉害么,SiOnyx

Aurora上的黑硅传感器 黑硅诞生
跟许多技术一样,黑硅也有一段源远流长却被人长期忽视的历史。在上世纪80年代,研发人员在采用反应离子刻蚀工艺制作硅衬底时发现了黑硅。在进行反应离子刻蚀中,反应离子气体会不断轰击刻蚀硅表面,结果在硅表面形成了纳米细针阵列的表面结构。这种结构能大幅度降低光线反射率,让硅看起来像是黑色,黑硅名字正是来自它的颜色。

微观视角下的黑硅表面
在当时黑硅被视为一种工艺缺陷,在生产过程中应尽可能避免。直到1998年,哈佛大学Eric Mazur教授通过飞秒激光束照射硅片获得黑硅,人们才认识到黑硅的价值。在实验时,Mazur利用飞秒激光照射六氟化硫气氛中的硅,在扫描的同时融入了硫,这样制作的黑硅不仅在表面形成了一个有序的细针阵列,而且超饱和硫掺杂填补了硅的带隙,能够阻挡波长大于1100nm光线。
飞秒激光制作的黑硅能同时吸收可见光与红外波光光线
通过飞秒激光工艺黑硅类似一个黑洞,能够高效吸收可见光、近红外和短波红外波段光线,
SiOnyx展示了基于黑硅技术的XQE传感器。XQE传感器极大幅度提高了600nm至1200波段的量子效率,至少是普通硅CCD传感器的一倍,在500nm至780nm可见光波段量子效率也有不同幅度的提升。量子效率是一个描述光电转换能力的重要参数,它代表了某一特定波长下单位时间内产生的平均光电子数与入射光子数之比,量子效率越高越多光子转换为电子,高感自然更好。

XQE传感器与CCD传感器量子效率对比
而且XQE传感器的动态范围达到了惊人的90db,远远超出今天相机动态范围,能同时捕捉室内外细节。