创新性超构表面集成胶体量子点光电二极管，助力紧凑型短波红外传感发展
在近日举行的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec宣布成功研发出一项突破性技术——在300毫米CMOS试验线中将胶体量子点光电二极管（QDPD）与超构表面集成。这项成果标志着紧凑型、微型化的短波红外（SWIR）光谱传感器开发迈入新阶段，为低成本、高分辨率的光谱成像系统奠定了坚实基础。
短波红外传感技术的潜力与挑战
短波红外传感器在工业和科研领域具有广泛应用价值，它们能够探测可见光之外的波段，从而揭示肉眼不可见的图像对比度与特征。例如，该技术可穿透部分塑料和织物，在烟雾或雾气等复杂环境下实现清晰成像。但传统SWIR传感器受限于高昂成本、复杂制造工艺和较大体积，使其难以在更广泛的市场中普及。
近年来，量子点图像传感器作为一种新兴方案受到关注，其具备成本低、分辨率高等优势。但目前大多数产品仍运行在宽带模式下，而缺乏光谱选择性。
imec通过将胶体量子点光电二极管与超构表面结合，成功克服了这一瓶颈。胶体量子点作为纳米尺度的半导体材料，具备可调的红外吸收特性；超构表面则通过纳米结构设计，对光与传感器之间的相互作用进行精确调控。借助与标准CMOS工艺兼容的技术路线，imec构建了一个可扩展、微型化的SWIR光谱探测平台，为开发高分辨率、低成本的成像器件提供了可行路径。
imec的研发项目负责人Vladimir Pejovic指出，这项技术的核心优势在于其可扩展性。传统方案通常需要为不同波段单独设计光电二极管结构，过程复杂且成本高昂。
“我们的方案将复杂性转移至CMOS制造层面，借助超构表面实现对光谱响应的灵活调控，而无需改变光电二极管结构。” 他表示，“这不仅提升了器件的可定制性，也为安防、农业、汽车和航空航天等领域的新型传感功能奠定了基础。”
多领域协作推动技术落地
此次技术突破是多个技术方向融合的成果，涵盖了量子点图像传感、超构表面设计及光谱成像等关键技术。接下来，imec计划将该技术从实验室验证阶段推进到小批量生产，并最终实现量产。
“我们的目标是将这一创新成果转化为适用于产业的平台化技术。” imec产品组合经理Pawel Malinowski表示，“我们希望与各行业合作伙伴共同开发定制化的图像传感器与集成设备，并在实际应用场景中验证其性能。”
“结合imec在光谱传感、量子点材料与先进CMOS制造方面的优势，我们正致力于推动下一代短波红外传感器从概念走向市场化。” 他补充道，“因此，我们热烈欢迎各界伙伴加入，共同推动传感与成像技术的发展。”
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