集成于超构表面的胶体量子点光电二极管助力紧凑型短波红外传感器发展
在最近举办的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，半导体研发机构imec展示了其最新成果：一种在300毫米CMOS试产线上开发的超构表面集成胶体量子点光电二极管（QDPD）。这项突破性技术为设计微型化、高精度的短波红外（SWIR）光谱传感器开辟了全新路径，并有望推动高分辨率光谱成像的普及。
短波红外传感的新机遇
短波红外传感器能够探测可见光范围外的特定波长，从而揭示肉眼难以察觉的图像细节。这种能力使其具备穿透某些非金属材料（如塑料、织物）或在恶劣环境（如烟雾、雾霾）中进行成像的潜力。
然而，传统SWIR传感器通常体积较大、成本较高，且制造流程复杂，导致其应用受限于特定行业和高门槛场景。
量子点图像传感器作为一种新兴的SWIR解决方案，具备高分辨率和低成本的优势。然而，其目前主要适用于宽带检测，缺乏光谱分辨能力。
imec的最新突破在于，成功将胶体量子点光电二极管（QDPD）与超构表面结合，并在标准CMOS工艺平台上实现集成。胶体量子点作为可调节波长吸收特性的纳米材料，与超构表面——一种基于纳米结构的光控制层——结合后，为实现微型化、高分辨率的光谱探测器提供了可行路径。
imec的研发项目负责人Vladimir Pejovic指出，这一技术的最大亮点在于其可扩展性。他解释说，传统SWIR传感器需要为不同波长重新设计光电二极管堆叠结构，导致调整过程复杂且成本高昂。
而imec的方法将复杂性转移到CMOS层面，通过超构表面动态控制光谱响应，无需更换光电结构。这一创新为可定制的SWIR光谱成像传感器打开了新的大门，并有望推动其在安防、农业、汽车及航空航天等领域的广泛应用。
跨领域协作加速技术落地
该技术的诞生得益于imec在量子点图像传感器、平面光学（超构表面）以及光谱成像等领域的深厚积累。当前，研究团队正致力于将该技术从概念验证阶段推进至小批量生产，最终实现规模化量产。
为了加快这一进程，imec正积极寻求合作伙伴，共同推动该技术的产业化。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示，目标是将这项成果转化为一个面向行业的平台。他强调：“我们希望携手合作伙伴，共同开发适用于不同场景的定制化图像传感器，并在实际应用中验证其性能。”
通过整合imec在光谱分析、量子点材料和先进CMOS制造方面的资源，并结合各行业应用需求，该公司期望加速下一代SWIR传感器的成熟进程。
更多详情可参考：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。会议页面：iedm25.mapyourshow.com
资料来源：IMEC