imec推出集成超构表面的胶体量子点光电二极管，推动微型化SWIR传感器发展
在IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec展示了其最新研究成果：在300毫米CMOS试验线上开发的集成超表面的胶体量子点光电二极管（QDPD）。这项技术突破为短波红外（SWIR）光谱传感器的小型化与规模化生产提供了坚实基础，同时推动了高分辨率光谱成像解决方案的进一步发展。
SWIR传感迈向新阶段
短波红外传感器能够检测可见光以外的光谱范围，使其在多种应用场景中表现出独特优势。例如，它们可以穿透某些材料，如塑料和织物，并在烟雾、雾气等恶劣环境下保持成像能力。但传统SWIR传感器受限于高成本、复杂制造工艺及较大体积，从而限制了其在更广泛领域中的应用。
量子点图像传感器作为新兴的SWIR替代方案，具备成本低、分辨率高的特点。然而，目前该类传感器仅适用于宽带模式，尚无法实现光谱分辨。
imec通过将胶体量子点光电二极管与超表面集成在300毫米CMOS工艺平台上，成功解决了这一技术难题。量子点作为可调谐纳米级半导体材料，能够选择性吸收特定红外波长；而超表面则是一种纳米级光学结构，可以精准调控光与器件之间的相互作用。两者的结合，使传感器能够在保持CMOS工艺兼容性的同时实现光谱分辨能力，从而打造出微型、高分辨率的SWIR光谱探测器平台。
imec的研发项目负责人Vladimir Pejovic指出，这项技术的最大优势在于其可扩展性。“传统量子点图像传感器需要为不同波长重新构建整个光电二极管结构，这使得传感器针对特定应用场景的定制过程既复杂又昂贵。”
“我们的方法将设计复杂性转移到CMOS端，通过超表面来调整光谱响应，从而无需重构光电二极管结构。这种方式为定制化的高分辨率光谱SWIR传感器提供了新路径，并有望在安防、农业、汽车和航空航天等领域催生新的功能。”
跨学科协作推动技术落地
此次技术突破得益于imec在量子点成像、平面光学（超表面）及光谱成像等多个领域的深度整合。当前，研究团队正致力于将这一概念验证成果扩展至小批量试产，最终实现大规模制造。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示：“我们的目标是将这项创新转化为行业可用的平台。我们希望与合作伙伴共同开发定制化图像传感器及集成器件，并在实际应用环境中验证其性能。”
“通过结合imec在光谱技术、量子点材料和先进CMOS工艺方面的专长，并融合特定行业的应用需求，我们正在加快下一代SWIR传感器的技术转化进程。因此，imec正在积极寻求合作伙伴，共同推动传感与成像技术的未来发展。”
如需了解更多信息，可访问：超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
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