imec展示集成超构表面与胶体量子点光电二极管，推进紧凑型短波红外传感器发展
在近日于IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec展示了其在300毫米CMOS试验线上开发的一种创新传感器技术。该技术将胶体量子点光电二极管（QDPD）与超构表面（metasurface）相结合，为短波红外（SWIR）光谱传感器的微型化和可扩展性提供了一个全新平台。此项进展标志着在实现高分辨率、低成本光谱成像方面迈出了关键一步。
短波红外技术拓展应用边界
短波红外传感器以其独特的成像能力，在可见光之外捕捉更多隐藏的细节。这类设备可以穿透某些非金属材料，如塑料和布料，并在恶劣环境如雾、烟尘中保持较高的图像质量。然而，传统SWIR传感器往往受限于高昂成本、较大体积及复杂的制造流程，导致其应用场景较为有限。
作为新兴方案的量子点图像传感器，因其具备较低成本和高分辨率等优势，成为SWIR传感器领域的重要研究方向。不过，目前该类型传感器仍以宽带响应为主，尚未实现光谱分辨能力。
imec通过将胶体量子点光电二极管与纳米级超构表面集成，成功克服了这一限制。胶体量子点作为纳米级半导体材料，具有可调谐的光吸收特性；而超构表面则是一种具有亚波长尺度图案化的薄膜结构，能够对入射光进行精确调控。通过将二者集成于CMOS兼容工艺中，imec构建了一个可扩展的微型化SWIR光谱探测平台，为高分辨率、高灵活性的传感器系统奠定了基础。
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良好的可扩展性。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结构，过程繁琐且成本高昂。
与之不同，imec的新方案将设计复杂性转移至CMOS层级，通过超构表面来调节光谱响应，而无需改变光电二极管的堆叠结构。这种设计为可定制化、高分辨率的光谱SWIR传感器开辟了新路径，并有望推动其在安防、农业、汽车及航空航天等领域的广泛应用。
跨学科合作推动技术落地
此次突破性成果得益于imec在多个技术领域的协同创新，包括量子点成像、平面光学（超构表面）和光谱成像系统等。未来，imec计划将该技术从实验室概念逐步推进至小批量试产，并最终实现大规模量产。为加快这一进程，imec正积极寻求与行业伙伴的合作。
imec的产品组合经理Pawel Malinowski表示，目标是将这一创新转化为适用于产业界的平台，与合作伙伴共同开发定制化的图像传感器和集成系统，并在实际应用场景中验证其性能。
通过整合imec在光谱分析、量子点材料以及CMOS先进制造工艺方面的能力，并结合具体应用领域的技术需求，该公司致力于加速下一代SWIR传感器的商业化进程。为此，imec欢迎来自各行各业的合作伙伴，携手推动传感与成像技术的持续创新。
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