集成胶体量子点光电二极管与超构表面，实现微型化短波红外传感
在最近举行的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec展示了一项基于其300毫米CMOS试验线开发的创新成果：将胶体量子点光电二极管（QDPD）集成于超构表面上。这一技术突破为开发微型化、高分辨率的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了可扩展平台，推动了成本效益更高的光谱成像解决方案。
短波红外传感器：拓展感知边界的利器
短波红外传感器以其在可见光范围之外的探测能力而闻名，能够揭示肉眼不可见的细节，例如穿透某些塑料或织物，或在雾霾与烟雾中实现清晰成像。然而，传统SWIR传感器存在成本高、体积大、制造复杂等问题，限制了其在更广泛领域的应用。
量子点图像传感器作为新兴的SWIR替代方案，具有成本低、分辨率高的优势，但其工作方式主要集中在宽带模式上，尚未实现光谱分辨。
为了解决这一瓶颈，imec将胶体量子点光电二极管（QDPD）与超构表面结合，成功在300毫米CMOS工艺平台上实现集成。胶体量子点作为纳米级半导体材料，可通过调整吸收特性来捕捉特定的红外波长；而超构表面作为超薄纳米结构层，能精细调控光与传感器之间的相互作用。
通过这一融合，imec构建了一个兼容CMOS工艺、具备可扩展性的微型短波红外光谱探测平台，不仅体积小巧，还可实现高分辨率传感。这一架构的实现，使得未来传感器的批量制造成为可能。
imec的研发项目负责人Vladimir Pejovic指出：“该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不同波长重新设计光电二极管层，而我们的方法将设计复杂性转移到CMOS层面，通过超构表面调节光谱响应，避免了对光电二极管结构的频繁更改。”
“这一策略为开发定制化的高分辨率光谱SWIR传感器铺平了道路，有望在安全、农业、汽车和航空航天等领域带来新的功能和应用。”
跨领域合作推动技术落地
此次突破性成果得益于imec在量子点成像、超构表面和光谱成像等多个技术领域的深度整合。目前，该技术已进入概念验证阶段，下一步目标是实现小批量试产，并最终迈向大规模量产。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示：“我们的目标是将这一成果转化为一个可被产业界广泛采用的平台。我们期待与合作伙伴携手，开发定制化图像传感器和集成器件，并在实际场景中验证其性能。”
“结合imec在光谱技术、量子点材料与先进CMOS制造方面的专业能力，我们相信可以加快下一代SWIR传感器的商业化进程。因此，imec诚邀各界合作伙伴，共同推动传感与成像技术的革新。”
更多资讯：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。访问：iedm25.mapyourshow.com/8_0/ses…s.cfm?ScheduleID=380
信息由IMEC提供