集成胶体量子点光电二极管于超构表面，推动短波红外传感迈向微型化
在近日举行的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec成功展示了一项突破性成果：在300毫米CMOS试验线上，将胶体量子点光电二极管（QDPD）集成于超构表面。这项技术为微型化、高分辨率的短波红外（SWIR）传感器开发提供了一个具备可扩展性的新平台，标志着低成本、高性能光谱成像技术的重要进展。
短波红外传感技术的突破性潜力
短波红外（SWIR）传感器因可探测可见光以外的波段，具备穿透塑料、织物等材料的能力，在恶劣环境如烟雾、雾霾中仍可成像，成为众多行业关注的焦点。然而，传统SWIR传感器存在体积大、成本高、制造复杂等瓶颈，限制了其广泛应用。
量子点（QD）图像传感器作为替代方案，具备成本低、分辨率高的优势，但此前主要局限于宽带模式，尚未实现光谱分析功能。
imec的最新成果克服了这一障碍。通过将胶体量子点光电二极管与超构表面结合，并在CMOS兼容的工艺流程中实现集成，成功构建出一个可扩展、微型化的SWIR光谱探测平台。量子点作为可调谐的纳米半导体结构，能吸收特定的红外波长；超构表面则作为纳米级的超薄结构，可精准控制光的传播与传感器的交互行为。两者的结合使得光谱传感能力在微型设备中得以实现。
imec的研发负责人Vladimir Pejovic指出，这项技术的核心优势在于其良好的扩展性。传统量子点图像传感器在针对不同波长进行调整时，往往需要重新设计光电二极管层，过程繁琐且成本高昂。
而imec的新方法通过将复杂性从二极管层转移到CMOS层面，利用超构表面实现光谱响应的调节，从而简化了制造流程。这种设计不仅提升了传感器的可定制性，也为安防、农业、汽车与航空航天等领域带来了全新的可能性。
跨学科协作驱动创新，迈向量产
这项成果的实现，得益于imec在量子点图像传感器、平面光学（超构表面）及光谱成像等方面的综合技术优势。目前，技术已进入概念验证阶段，下一步目标是推进小批量试产，并最终实现大规模量产。为加快这一进程，imec正积极寻求合作伙伴。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示，团队希望将该突破转化为一个面向产业界的平台。他们期待与各方合作，开发定制化的图像传感器及集成器件，并在实际应用场景中验证其性能。
通过将imec在光谱分析、量子点技术及先进CMOS工艺上的能力与各个应用领域的专业需求相结合，项目团队希望加速下一代短波红外传感器的技术转化，推动其从实验室走向市场。为此，imec欢迎各方伙伴加入，共同推动传感与成像技术的演进。
如需了解更多详情，可访问：超构表面与胶体量子点光电二极管的集成：简化光谱传感技术。
本文由IMEC提供。