集成胶体量子点光电二极管的超构表面实现微型化短波红外传感
在近日举行的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec——这一致力于先进半导体技术研发的创新中心，展示了其在300毫米CMOS试验线上开发的最新成果：将胶体量子点光电二极管（QDPD）集成于超构表面上。这项突破为开发微型、高分辨率的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了全新的平台，并为实现高性价比的光谱成像解决方案树立了新标准。
短波红外技术开启全新传感能力
短波红外传感器具有探测可见光以外波长的能力，使其在多种复杂条件下表现出色，例如穿透塑料和织物，或在烟雾、雾霾中进行成像。然而，传统SWIR传感器因成本高昂、尺寸大且制造工艺复杂，限制了其在更广泛领域的应用。
近年来，基于量子点（QD）的图像传感器被视为SWIR传感领域的有力候选者，因其具备成本低、分辨率高的优势。但迄今为止，这类传感器仅限于宽带响应，尚不具备光谱分辨能力。
imec的最新研究成功将胶体量子点光电二极管与超表面结合，超表面作为一种纳米级图案化的超薄结构，能够精准调控光与传感器之间的相互作用。通过将这两项技术集成于与CMOS兼容的制造流程中，imec建立了一个可扩展、微型化的SWIR光谱探测平台，从而实现了高分辨率、低成本的传感器结构。
imec的研发项目负责人Vladimir Pejovic指出，该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为每种波长设计复杂的光电二极管层，这种做法不仅昂贵，也难以适配多种应用场景。”
“我们的解决方案则将复杂性转移到CMOS层面，利用超表面调制光谱响应，而无需改动光电二极管结构。这种方式不仅提升了定制化能力，也为安防、农业、汽车及航空航天等行业引入了新的功能。”
多领域合作推动技术落地
此次技术突破得益于imec在量子点图像传感器、平面光学（超表面）以及光谱成像等多个领域的深厚积累。接下来，研究团队计划将该技术从概念验证阶段推进至小批量生产，最终实现大规模量产。
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适用于行业的平台级解决方案。我们期待与合作伙伴携手，共同开发定制化图像传感器和集成设备，并在实际应用中验证其性能。”
“通过整合imec在光谱、量子点技术及先进CMOS制造方面的专长，并结合特定行业的需求，我们致力于推动下一代SWIR传感器从实验室走向市场。因此，我们欢迎来自各个领域的合作伙伴，共同打造未来的传感和成像技术。”
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。iedm25.mapyourshow.com/8_0/ses…s.cfm?ScheduleID=380
由IMEC提供