imec展示集成超构表面的胶体量子点光电二极管，推动SWIR传感发展
在近日举行的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec在其300毫米CMOS试验线上展示了基于超构表面集成的胶体量子点光电二极管（QDPD）。这项技术突破为开发微型、紧凑且高分辨率的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了可扩展的平台，有望推动低成本SWIR成像系统的发展。
拓展SWIR传感器的潜力
短波红外传感器因其在可见光范围之外探测光波的能力，具备独特优势。它们可以穿透某些材料，如塑料和织物，并在烟雾、雾霾等恶劣环境中实现成像，从而提供肉眼不可见的对比信息。
传统SWIR传感器虽然功能强大，但受限于高成本、复杂制造工艺和大体积，主要应用于高端或小众市场。胶体量子点（QD）图像传感器作为新兴方案，具备低成本和高分辨率的潜力，但此前仅能支持宽带成像，无法实现光谱级分辨率。
imec通过将胶体量子点光电二极管与超构表面集成，解决了这一问题。胶体量子点作为纳米级半导体材料，可调整以吸收特定红外波长；超构表面则是一种超薄纳米结构层，能精准调控光与传感器之间的相互作用。二者结合后，通过与CMOS兼容的制造工艺集成，为高分辨率、微型化SWIR光谱探测器提供了可行路径。
imec研发项目负责人Vladimir Pejovic指出，该技术的显著优势在于其可扩展性。传统QD图像传感器需要为不同波长重新设计光电二极管结构，调整过程复杂且昂贵。
而imec的方案将复杂性转移到CMOS层面，利用超构表面控制光谱响应，无需更改光电二极管堆叠结构。该方法为高分辨率、可定制的SWIR光谱传感器提供了新思路，也对安防、农业、自动驾驶和航空航天等多个应用领域具有深远意义。
跨学科合作推动技术落地
此次突破是imec在量子点成像、平面光学（超构表面）及光谱成像技术等领域多年积累的成果。下一步目标是将该技术从原型验证推进至小批量生产，最终实现大规模制造。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示，希望与合作伙伴共同开发定制化图像传感器与集成器件，并在实际应用场景中验证技术价值。
通过将imec在光谱分析、量子点材料和先进CMOS制造能力与行业特定需求相结合，imec致力于加快下一代SWIR传感器从实验室走向市场的进程。为此，imec正积极寻求合作机会，共同推动传感与成像技术的演进。
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资料来源：IMEC