集成胶体量子点光电二极管于超构表面，推动微型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试验线上成功开发的新型短波红外（SWIR）光谱传感器技术。该技术将胶体量子点光电二极管（QDPD）集成至超构表面之上，为构建紧凑型、高分辨率的光谱成像系统奠定了可扩展的平台基础。这项创新被视为短波红外传感领域的重要进步。
短波红外传感的潜力与挑战
短波红外传感器具备穿透特定材料（如塑料和织物）以及在雾霾、烟尘等复杂环境中成像的能力，能提供人眼无法察觉的图像对比度。然而，传统SWIR传感器因成本高、体积大、制造工艺复杂，限制了其广泛应用。
量子点图像传感器作为新兴方案，凭借其高分辨率与低成本优势，被视为传统SWIR传感器的有力替代。但目前该类传感器多以宽带模式运行，尚未实现光谱模式下的精准探测。
IMEC通过将胶体量子点光电二极管与超构表面相结合，解决了上述问题。胶体量子点具有纳米级半导体结构，可调谐吸收特定波长的红外光；而超构表面则是一种纳米级的超薄层结构，能够精细调控光与传感元件的相互作用。这一集成方案不仅兼容CMOS制造流程，还为高分辨率、微型化的SWIR光谱探测平台提供了新路径。
“这项技术的最大优势在于其高度可扩展性，”IMEC研发项目负责人Vladimir Pejovic表示。“传统方法需要为每种波长重新设计复杂的光电二极管结构，这使得光谱调谐过程既繁琐又成本高昂。”
“IMEC的新方法将复杂性转移至CMOS层面，通过超构表面控制光谱响应，无需调整光电二极管的堆叠结构。这种方法为实现高分辨率、可定制化的SWIR光谱传感器奠定了基础，并有望在安防、农业、汽车和航空航天等领域带来新的应用可能。”
多领域合作推动技术转化
这一突破性成果源于IMEC在量子点图像传感器、平面光学（尤其是超构表面）以及光谱成像等方面的深厚积累。当前，技术已进入从概念验证向小批量试产过渡的阶段。为加快技术落地，IMEC正在积极寻求产业合作伙伴。
IMEC产品组合经理Pawel Malinowski指出：“我们的目标是将这项技术发展为一个面向行业的平台。我们希望与合作伙伴协同开发定制化的图像传感器与集成设备，并在实际场景中验证其性能。”
“通过结合IMEC在光谱学、量子点技术和先进CMOS制造方面的核心能力，我们正推动下一代SWIR传感器从实验室走向大规模制造。因此，IMEC期待与各方携手，共同推进传感与成像技术的发展。”
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