imec在超构表面集成胶体量子点光电二极管领域取得重大进展
在近日召开的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec展示了一项技术突破，即将胶体量子点光电二极管（QDPD）集成于超构表面上，并通过其300毫米CMOS试验线进行开发。该集成方案为短波红外（SWIR）传感器的微型化和高性能发展提供了可扩展的平台，有望推动高分辨率光谱成像技术走向更广泛的应用。
短波红外传感器：打开不可见光的新视角
短波红外（SWIR）传感器能够探测超出可见光谱范围的波长，从而在多种应用场景中捕捉到人眼无法识别的细节。例如，它们可以穿透某些材料，如塑料或织物，并在雾霾或烟雾中实现清晰成像。尽管其优势显著，但传统SWIR传感器因成本高、体积大和制造工艺复杂而限制了其普及。
近年来，基于胶体量子点的图像传感器被视为替代传统SWIR传感器的潜在方案。这类传感器具备低成本和高分辨率的潜力，但其工作模式目前仍局限于宽带响应，无法实现精确的光谱分析。
imec通过将胶体量子点光电二极管（QDPD）与超构表面集成，成功克服了这一限制。胶体量子点作为纳米尺度的半导体材料，具备可调谐的吸收特性，可用于选择性探测特定波长的红外光。而超构表面则是一种纳米结构化的超薄光学元件，能够精准操控光与传感器之间的相互作用。
这一集成方案基于CMOS兼容的制造工艺，为微型化、可扩展的SWIR光谱探测平台奠定了基础。该技术不仅提高了传感器的分辨率，还使其能够使用现有的CMOS生产线进行制造，从而降低了成本并提升了可量产性。
imec的研发项目负责人Vladimir Pejovic指出，这项技术的最大优势在于其高度的可扩展性。传统量子点图像传感器若需适应不同波长，必须重新设计光电二极管层，过程复杂且成本高昂。而超构表面的应用将这一复杂性转移到CMOS设计中，使得光谱响应的调整更加简便。
“这一进展为高分辨率、可定制的SWIR光谱传感器打开了新的可能性，”Pejovic补充道，“我们相信，这将为安防、农业、汽车和航空航天等多个行业带来新的功能和应用。”
多方协同推动技术转化
此次突破得益于imec在量子点图像传感器、平面光学（超构表面）及光谱成像领域的深度整合。当前的重点在于将这一技术从概念验证阶段推进到小批量试产，最终实现大规模商业化。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示：“我们的目标是将这项技术转化为一个面向行业的平台。我们希望与合作伙伴共同开发定制化的图像传感器和集成系统，并在实际场景中验证其性能。”
“通过整合imec在光谱成像、量子点材料和先进CMOS制造方面的优势，并结合特定领域的应用需求，我们期望加快下一代SWIR传感器的产业化进程。因此，我们欢迎各方合作伙伴加入，共同推进传感和成像技术的革新。”
更多详情可访问：超构表面与胶体量子点光电二极管的集成：迈向简易光谱传感
本文由imec提供。