IMEC展示基于超构表面的胶体量子点光电二极管，推动微型化SWIR光谱传感器发展
在最近举行的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，IMEC展示了其最新研发成果：在300毫米CMOS试验线上集成于超构表面的胶体量子点光电二极管（QDPD）。这一创新为开发微型、高分辨率的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了新的平台，同时为低成本、高性能的光谱成像技术奠定了基础。
短波红外传感器的潜力与挑战
短波红外传感器以其独特的能力，在可见光范围之外捕捉光信号，能够揭示人眼无法察觉的对比度和特征。这使得它们在穿透塑料、织物等材料，或在雾霾、烟雾等复杂环境中实现成像方面具有显著优势。
然而，传统SWIR传感器受限于制造工艺复杂、体积大和成本高的问题，应用场景受到限制，主要集中在高端或小众市场。
量子点图像传感器作为新兴方案，凭借成本低、分辨率高的优势，被视为替代传统SWIR传感器的潜在选择。但目前大多数量子点传感器仅支持宽带模式，缺乏光谱分辨能力。
IMEC通过将胶体量子点光电二极管（QDPD）与超构表面结合，成功克服了这一限制。胶体量子点作为可调谐纳米材料，能够选择性吸收特定红外波长；而超构表面是一种超薄纳米结构，可用于精准调控光与传感器之间的相互作用。该集成方案基于与CMOS兼容的工艺，实现了可扩展、微型化的SWIR光谱探测器平台。
IMEC的研发项目负责人Vladimir Pejovic表示：“这项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要为每种波长重新设计光电二极管层，这一过程复杂且成本高。”
“我们通过将光谱复杂性从光电二极管堆叠结构转移到CMOS层面，并借助超构表面实现光谱调控，为开发高分辨率、定制化SWIR光谱传感器提供了全新路径。这一方法有望在安防、农业、汽车及航空航天等领域推动创新应用。”
跨学科合作推动技术落地
该成果是IMEC在量子点成像、平面光学（超构表面）和光谱成像等多领域技术融合的结晶。接下来，IMEC计划将该技术从原型阶段推进到小批量试产，并最终实现大规模量产。
IMEC产品组合经理Pawel Malinowski指出：“我们的目标是将这一突破性技术发展为一个可供行业使用的平台。我们希望与合作伙伴联合开发定制传感器和集成系统，并在实际应用中验证其性能。”
“结合IMEC在光谱技术、量子点和先进CMOS工艺方面的优势，并与各行业领域知识相结合，我们期望加快技术转化进程，推动新一代SWIR传感器走向全面商业化。因此，我们诚邀各方合作伙伴共同推进这一愿景。”
如需更多信息，请访问：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
本文由IMEC提供。