在光傳感領域，有一句話道出了測量的本質(zhì)：“光可以攜帶信息。如果你損失了部分光，就損失了部分信息。"芬蘭科技公司ElFys所做的，正是阻止這種損失——讓更多光線留在探測器內(nèi)部并被精確測量。其核心，就是黑硅（Black Silicon）光電探測器技術。

一、黑硅技術的商業(yè)化之路

ElFys的故事始于阿爾托大學（Aalto University）的電子物理研究組。彼時，研究團隊正在探索如何提升太陽能電池的效率，卻意外發(fā)現(xiàn)了一種更高效利用黑硅進行光探測的方法。

黑硅并非全新材料——其表面具有微納結(jié)構(gòu)，可將光線反射率降至1.5%以下。但傳統(tǒng)黑硅存在一個致命缺陷：表面缺陷過多，無法用于高靈敏度的光測量設備。ElFys團隊開發(fā)出突破性技術解決了這一難題。

二、核心技術：當納米結(jié)構(gòu)遇上原子層沉積

ElFys黑硅光電探測器的性能，源于MEMS納米技術與原子層沉積（ALD）技術的創(chuàng)新性結(jié)合。

1. 黑硅納米結(jié)構(gòu)——讓光“無處可逃"

在光電探測器的正面表面制造納米級黑硅結(jié)構(gòu)，形成類似“光陷阱"的效應。這些垂直取向的納米結(jié)構(gòu)提供了顯著的減反射效果，極大地提升了光子吸收效率。與傳統(tǒng)光電探測器相比，大多數(shù)光傳感技術只能捕獲約三分之二的光線，而ElFys的技術可以捕獲全部光線。

2. 黑硅誘導結(jié)技術——消除復合損耗

ElFys的黑硅誘導結(jié)（Black Silicon Induced Junction）技術是另一項核心創(chuàng)新。與依賴外部摻雜劑制造p-n結(jié)的傳統(tǒng)光電二極管不同，該技術通過在黑硅表面涂覆高電荷薄膜，反轉(zhuǎn)光電二極管正表面的極性，從而實現(xiàn)“無復合"的p-n結(jié)。這一設計從根本上消除了光學損耗和電學損耗，在紫外-可見-近紅外（UV-VIS-NIR）寬光譜范圍內(nèi)實現(xiàn)了外量子效率（EQE）。

三、性能優(yōu)勢：

1. 量子效率

ElFys黑硅光電探測器在200 nm至950 nm波長范圍內(nèi)，外量子效率≥ 96%，該數(shù)據(jù)已獲得德國國家計量研究院（PTB）認證。其EQE接近100%的特性確保了每一個入射光子都能被有效捕獲，性能遠超僅針對特定波長優(yōu)化的傳統(tǒng)光電二極管。

2. 紫外響應

紫外波段是傳統(tǒng)硅光電二極管的“軟肋"。而ElFys黑硅探測器在紫外波段具有很高的量子效率，比普通硅光電二極管高出兩倍以上。在部分紫外波段，其外部量子效率可超過100%，真正做到了“一個光子都不浪費"。

3. 超寬感測角度

得益于黑硅表面與定制ALD涂層的結(jié)合，探測器的表面吸收率在高達60度入射角時仍超過95%。這一超寬感應角度為光學系統(tǒng)設計帶來了極大的靈活性。

4. 近紅外（NIR）波段的突破性提升

ElFys的NIR優(yōu)化4象限光電二極管在1064 nm波長處實現(xiàn)了0.64 A/W的響應度，相比現(xiàn)有頂尖解決方案高出30%以上——這一性能飛躍在2025年慕尼黑Laser World of Photonics上正式發(fā)布。同時，探測器保持了低暗電流、高靈敏度和精確的位置精度等關鍵性能指標。

5. 可穿戴設備中的靈敏度革命

在綠光（540 nm）波段，ElFys黑硅誘導結(jié)光電二極管的光響應度高達0.40 A/W，靈敏度提升約50%。在光電容積描記（PPG）等可穿戴健康監(jiān)測應用中，更高的靈敏度意味著在同等精度下可降低LED驅(qū)動電流，延長電池壽命。

四、產(chǎn)品系列與廣泛應用

ElFys提供SM和PD兩大系列的標準產(chǎn)品，也可針對不同應用需求進行定制，靈活提供光電二極管芯片和封裝的光電探測器解決方案。

SM系列專為可穿戴健康監(jiān)測設計，采用緊湊型SMD封裝，在綠色、紅色和NIR波段具有出色的光敏性。典型應用包括智能手表等設備中的心率（HR）和血氧（SpO2）監(jiān)測。

PD系列則面向更高要求的場景，采用TO-can封裝，在紫外、可見光和近紅外全譜段具有增強的光敏性。典型應用包括高精度測光、分析儀器和X射線成像。

ElFys的技術正在賦能廣泛的應用領域：從醫(yī)療設備、工業(yè)傳感、科學儀器，到可穿戴健康監(jiān)測、分析儀器、安全X射線成像。