胶体量子点光电二极管与超曲面融合，推动微型单波红外传感器发展
在本周的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec展示了一项重大技术成果——将胶体量子点光电二极管（QDPD）集成到超曲面上。这一集成是在其300毫米CMOS试验线上实现的，标志着迈向高分辨率、微型化、低成本的短波红外（SWIR）光谱传感器的关键一步。
该突破性方法不仅展示了可扩展的制造平台，也为未来的光谱成像技术树立了新的标准。其核心在于结合了纳米级半导体材料与超曲面光学技术，从而实现对红外光谱的精准操控。
SWIR传感技术的全新突破
短波红外传感器在检测可见光之外的波长方面具有独特优势，使材料透视、穿透雾霭和烟尘成为可能，从而在多种工业和科研场景中具有广泛应用潜力。然而，传统SWIR传感器受限于高成本、复杂工艺和较大的物理尺寸，阻碍了其大规模部署。
胶体量子点（QD）图像传感器作为新兴技术，具有降低成本与提高成像分辨率的潜力。但此前，这类传感器主要工作于宽带模式，缺乏精确的光谱选择性。
imec通过将胶体量子点光电二极管（QDPD）与超曲面结构集成，成功克服了这一限制。量子点因其可调谐的吸收特性，能够针对特定SWIR波长进行响应；而超曲面则是一种超薄、纳米结构化的光学层，能高效调节光与传感器的相互作用。
通过兼容CMOS的制造流程，imec开发出一个微型、高分辨率、可扩展的单波SWIR光谱探测平台。该平台不仅结构紧凑，还能在标准半导体工艺下实现批量生产。
技术领导者的洞察
imec研发项目负责人弗拉基米尔·佩约维奇强调，该技术的真正价值在于其可扩展性。
“传统QD图像传感器需要为每个目标波段重新设计光电二极管层，这不仅增加制造复杂性，也推高了成本，”他说道，“而我们的方案通过超曲面调节光谱响应，将设计复杂度转移至CMOS工艺层面，从而实现了可轻松定制的高分辨率光谱SWIR传感器。”
他表示，这种创新有望在安防、农业、汽车与航空航天等多个领域催生新的功能与应用。
跨学科合作推动产业化进程
此次技术突破是多领域交叉协作的成果，融合了imec在量子点图像传感器、超曲面光学及光谱成像方面的深厚积累。
当前，imec正致力于将该技术从原型验证推进至小批量生产阶段，并最终实现商业化制造。为加快这一进程，imec正积极寻找合作伙伴，共同推动实际应用的落地。
imec投资组合经理Pawel Malinowski表示：“我们的目标是将这项成果转化为一个面向产业的平台。”
“我们希望携手合作伙伴，共同开发定制化的图像传感器和集成器件，并在具体应用场景中验证这项技术的潜力。通过融合imec的光谱技术、量子点材料开发及先进CMOS制造能力，我们正加速推动下一代SWIR传感器的全面落地。”
如需了解更多信息，请访问：IEEE IEDM 2025会议页面。
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