imec展示集成超构表面的胶体量子点光电二极管，推动SWIR传感微型化发展
在最近举办的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec展示了其在300毫米CMOS试验线上研发的创新成果——超构表面集成胶体量子点光电二极管（QDPD）。该技术为构建紧凑型、微型化的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了一个高度可扩展的平台，标志着低成本、高分辨率光谱成像技术迈入新阶段。
短波红外传感技术的新方向
短波红外（SWIR）传感器具备独特优势，能够探测人眼不可见的波长，从而在塑料、织物等材料中实现透射成像，或在雾霾、烟雾等复杂环境中稳定工作。然而，传统SWIR传感器因体积庞大、制造工艺复杂及成本高昂，限制了其在更广泛场景中的应用。
相比之下，基于量子点（QD）的图像传感器提供了一种更具成本效益的替代方案，同时支持高分辨率成像。然而，当前的QD传感器大多仅支持宽带光谱响应，缺乏对特定波段的光谱选择能力。
imec此次突破性地将胶体量子点光电二极管与超构表面相结合，并在其成熟的300毫米CMOS工艺平台上实现集成。量子点作为纳米级半导体材料，可通过能带调制吸收特定波长的红外光；而超构表面作为超薄纳米结构层，具备精准调控光波的能力。通过将这两项技术融合到兼容CMOS的制造流程中，imec构建了一个可扩展的微型SWIR光谱探测平台，使高分辨率、可定制的光谱传感成为可能。
“这项技术的核心价值在于其高度的可扩展性，” imec的研发负责人Vladimir Pejovic表示，“传统方法中，每种波长都需要重新设计光电二极管结构，导致调整过程复杂且成本高。”
“我们的方案则将复杂性转移到CMOS层面，通过超构表面控制光谱响应，而非依赖光电二极管堆叠结构的改变。这种创新路径为定制化、高分辨率的光谱SWIR传感器提供了广阔前景，并为安防、农业、汽车及航空航天等领域带来全新功能。”
跨学科协作推动技术转化
此次技术突破得益于imec在量子点图像传感器、平面光学（超构表面）及光谱成像等多个技术领域的深入积累。下一步，imec计划推动该技术从原型验证向小批量试产迈进，最终实现大规模量产。
“我们的目标是将这一成果转化为行业可用的平台，” imec产品组合经理Pawel Malinowski表示，“我们期待与合作伙伴共同开发定制图像传感器和集成器件，并在实际应用中验证其性能。”
“通过整合imec在光谱技术、量子点材料和先进CMOS工艺方面的优势，并结合特定行业的需求，我们致力于加速创新进程，推动下一代SWIR传感器实现从概念验证到量产的跃迁。因此，我们欢迎更多合作伙伴加入，共同塑造传感与成像的未来。”
更多信息：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。访问：会议详情链接
资料来源：IMEC