imec展示集成超构表面的胶体量子点光电二极管，推动微型化SWIR传感
在近日举行的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，比利时先进半导体技术研发中心imec宣布，其已在300毫米CMOS试验线上成功开发出集成超构表面的胶体量子点光电二极管（QDPD）。这一技术突破为小型化、高分辨率的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了可扩展的制造平台，有望推动更经济、高效的光谱成像系统普及。
重新定义短波红外传感器的性能边界
短波红外传感器因能捕捉人眼不可见的光谱范围，具备穿透特定材料（如塑料和织物）或在雾霾、烟尘等复杂环境中成像的能力，近年来在多个行业中展现出巨大潜力。然而，传统SWIR传感器制造复杂、成本高昂且体积较大，限制了其广泛应用。
相比之下，基于胶体量子点（QD）的图像传感器提供了一种高分辨率、低成本的替代方案。但此前这类传感器仅能以宽带模式运行，尚无法实现光谱分辨功能。
imec此次创新性地将胶体量子点光电二极管与超构表面结合，在其300毫米CMOS产线中实现了兼容性集成。胶体量子点作为可调谐纳米半导体，能够吸收特定波长的红外光；而超构表面则是一种超薄纳米结构层，可用于精确调控入射光与传感器之间的相互作用。通过将这两项技术与CMOS工艺融合，imec打造了一个微型化、可扩展的SWIR光谱探测平台，为紧凑型、高分辨率传感器的设计开辟了新路径。
imec研发项目负责人Vladimir Pejovic指出，这项技术的关键优势在于其可扩展性。传统QD图像传感器需为不同波长重新设计复杂的光电二极管结构，不仅成本高昂，而且难以灵活适配多样化应用。
而imec的方案通过将调制复杂性转移至CMOS层级，利用超构表面实现光谱响应调节，无需修改光电二极管堆叠结构。这一方法不仅简化了定制过程，也为安防、农业、汽车、航空航天等多个行业提供了可拓展的光谱成像能力。
跨学科协作推动技术落地
此次突破是imec在量子点传感器、平面光学（即超构表面）以及光谱成像领域多年积累的成果结晶。当前，技术已从概念验证阶段进入小批量试制阶段，下一步目标是实现大规模量产。为加快这一进程，imec正积极寻求与产业界合作伙伴的深度协作。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示，该技术的最终目标是成为适用于广泛行业的标准化平台。他强调，希望与合作伙伴共同开发定制化传感器和集成器件，并在实际场景中验证其性能。
通过整合imec在光谱技术、量子点材料与先进CMOS制造工艺方面的专长，并结合各行业特定需求，这一平台有望加速推动下一代SWIR传感器从实验室走向市场。imec也欢迎更多合作伙伴参与其中，共同推动传感与成像技术的未来发展。
如需了解更多，请访问：超构表面与胶体量子点光电二极管的集成，实现简易光谱传感器
本文资料由IMEC提供。