imec展示集成超构表面与胶体量子点的短波红外传感器新平台
在最近举办的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec在其300毫米CMOS试验线上展示了一项突破性成果——将胶体量子点光电二极管（QDPD）集成于超构表面上的技术。该技术为开发微型、高集成度的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了可扩展的平台，为实现高分辨率、经济高效的光谱成像树立了新方向。
短波红外传感技术的潜力与挑战
短波红外（SWIR）传感器因其能够探测可见光以外的波段而具备独特优势。它们能在可见光难以穿透的材料（如塑料或织物）或恶劣环境（如雾、烟）中捕捉图像，提供人眼无法察觉的对比信息。然而，传统SWIR传感器普遍存在体积大、制造成本高、技术门槛高等问题，使其应用场景受限，主要集中在少数专业领域。
量子点图像传感器作为新兴SWIR传感方案，具备成本低、分辨率高的优势，但其工作模式通常局限于宽带响应，难以满足光谱分析的需求。
imec创新方案：将复杂性转移至CMOS层面
imec通过在300毫米CMOS试验线上实现胶体量子点光电二极管与超构表面的集成，成功突破了上述技术瓶颈。胶体量子点作为纳米尺度的半导体材料，可通过调节能带结构吸收特定波长的红外光。而超构表面作为高度结构化的二维纳米层，能有效调控光与探测器之间的相互作用。
通过将这些组件整合至与CMOS兼容的工艺流程中，imec构建了一种微型化、可扩展的SWIR光谱探测器平台。该平台不仅保持了高分辨率，还支持利用标准CMOS技术进行制造，为实现大规模量产奠定了基础。
imec的研发项目负责人Vladimir Pejovic指出：“这项技术的核心优势在于其可扩展性。传统量子点图像传感器需要为每种波长重新设计光电二极管堆叠层，使得针对不同光谱应用的调整变得复杂且成本高昂。”
“我们的方法则是将这一复杂性转移到CMOS层级，通过超构表面调节光谱响应，而非改变光电二极管结构。这为开发定制化、高分辨率的光谱SWIR传感器开辟了新路径，并有望在安防、农业、汽车以及航空航天等领域催生更多应用场景。”
跨学科合作推动技术落地
此次技术突破源于imec在多个技术领域的协同整合，包括量子点图像传感器、平面光学（超构表面）以及光谱成像等。下一步，imec计划将该技术从原型阶段推进至小批量生产，并最终实现规模化制造。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示：“我们的目标是将这一创新技术转化为行业可用的平台。我们期待与合作伙伴协作，共同开发定制图像传感器和集成设备，并在实际应用中验证其性能。”
“通过结合imec在光谱技术、量子点材料以及先进CMOS制造方面的专长，并结合具体行业需求，我们将加快创新步伐，推动下一代SWIR传感器从实验室走向市场。因此，我们欢迎更多合作伙伴加入，共同推动传感与成像技术的演进。”
更多详情可访问：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
本文由IMEC提供