瑞士苏黎世联邦理工学院Maksym V. Kovalenko、Sergii Yakunin团队在Nature期刊发表题为 “Vertically stacked monolithic perovskite colour photodetectors”的研究论文，Sergey Tsarev为论文第一作者，Maksym V. Kovalenko & Sergii Yakunin为论文共同通讯作者。
核心亮点：本文提出了一种创新性的彩色图像传感器架构：采用多层单晶堆叠的卤化铅钙钛矿薄膜光探测器阵列。红、绿、蓝通道的外量子效率分别达到50%、47%和53%，色彩准确度为3.8%（ΔE<sub>Lab</sub>），优于现有的滤光片阵列和Foveon型传感器。
现代彩色图像传感器，在提升灵敏度与图像质量方面正面临瓶颈，主要原因在于光利用效率的固有限制。导致这些局限性的主要因素是使用被动光学滤光片，这类滤光片会吸收并散逸大量光线，从而降低光捕获效率。
相比之下，Foveon结构等垂直堆叠式架构虽然尝试通过主动光学过滤来克服滤光片问题，但由于其颜色选择性较差，仍难以实现精确的彩色成像，性能表现不尽理想。
鉴于此，瑞士苏黎世联邦理工学院&瑞士联邦材料科学与技术研究所的Sergii Yakunin & Maksym V. Kovalenko等人提出了一种创新性的彩色图像传感器架构：采用多层单晶堆叠的卤化铅钙钛矿薄膜光探测器阵列。通过钙钛矿带隙可调的特性，实现了对红、绿、蓝可见光谱的选择性吸收，无需传统滤光片。实验表明，红、绿、蓝通道的外量子效率分别达到50%、47%和53%，色彩准确度为3.8%（ΔE<sub>Lab</sub>），优于现有的滤光片阵列和Foveon型传感器。该图像传感器设计提升了彩色传感器对光线的利用效率，为下一代高灵敏度、无伪影且色彩保真度更高的图像铺平了道路。
图1 不同图像传感器架构的原理图、架构和EQE光谱
图2 堆叠式探测器架构及其性能
图3 堆叠式检测器色彩准确性
图4 在交叉排列中使用单片堆叠探测器阵列的成像
本研究成功构建了一种全彩色、单片化、垂直堆叠结构的钙钛矿光探测器架构，为当前广泛使用的彩色滤光片阵列（CFA）与 Foveon 传感器提供了一种极具吸引力的替代方案。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09062-3