超构表面与胶体量子点光电二极管的融合推动紧凑型SWIR传感器发展
在近日举行的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec展示了其在300毫米CMOS试验线上开发的创新技术——集成于超构表面的胶体量子点光电二极管（QDPD）。该突破性成果为实现微型化、高分辨率的短波红外（SWIR）光谱传感提供了新的路径，并为构建经济高效的传感器平台奠定了基础。
拓展短波红外传感的可能性
短波红外传感器在可见光谱之外工作，能够探测肉眼不可见的波段，从而揭示隐藏的结构对比度。此类传感器在穿透塑料、织物等材料或在烟雾、雾霾等复杂环境中成像方面表现出色。然而，传统SWIR传感器往往存在成本高、体积大、制造复杂等缺点，限制了其在更广泛领域的部署。
近年来，量子点图像传感器作为SWIR传感的新兴替代方案，因其具备高分辨率与较低成本而受到关注。然而，目前这类传感器主要运行在宽带模式，缺乏对特定波长的精细分辨能力。
imec通过将胶体量子点光电二极管与超表面集成，成功解决了这一技术瓶颈。胶体量子点作为一种可调谐的纳米半导体材料，能够吸收特定红外波长；而超表面则是一种纳米结构的超薄光学调控层，能够精确操控光与传感器之间的相互作用。这种基于CMOS兼容工艺的集成方式，为可扩展、微型化的光谱级SWIR探测器提供了可行路径。
imec的研发项目负责人Vladimir Pejovic指出，该技术的可扩展性是其核心优势之一。传统量子点传感器需要为不同波长定制复杂的光电二极管层，导致开发周期长、成本高。相比之下，imec的新方法通过将设计复杂度转移到CMOS层面，并利用超表面调控光谱响应，使传感器的波长定制变得更简便。
这种架构不仅提升了传感器的适应性，还为安防、农业、汽车、航空航天等应用领域提供了新的可能，有助于推动相关行业功能的升级。
跨学科合作加速技术落地
此次技术突破是imec在量子点传感器、平面光学（超表面）及光谱成像等多个领域综合能力的体现。接下来，该技术将从原型验证阶段推进至小批量试产，最终实现大规模商业化。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示，公司希望与行业伙伴携手，将该技术转化为可应用于实际场景的图像传感平台。他强调，通过融合imec在光谱分析、量子点材料及先进CMOS制造方面的专长，并结合各行业具体需求，能够大幅加快下一代SWIR传感器的产业化进程。
“我们期待与合作伙伴共同开发定制化传感器与集成设备，并在实际应用中验证其性能。”Malinowski补充道。
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