IMEC展示基于超构表面的胶体量子点光电二极管，推动微型化短波红外传感器发展
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试验线上集成超构表面与胶体量子点光电二极管（QDPD）的最新研究成果。这项技术突破为微型化、高分辨率的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了可扩展的解决方案，标志着在经济高效的成像系统研发方面迈出了重要一步。
短波红外传感技术开启新纪元
短波红外（SWIR）传感器在可见光范围之外具备检测特定波长的能力，使其能够穿透如塑料或织物等材料，或在雾霾和烟雾等复杂环境条件下进行高对比度成像。然而，传统SWIR传感器受限于高昂的成本、复杂的制造工艺及较大的体积，应用多局限于特定行业。
近年来，量子点（QD）图像传感器因其成本低、分辨率高而成为SWIR传感的潜在替代方案。但目前此类传感器大多仅支持宽带响应模式，缺乏光谱分辨能力。
IMEC通过将胶体量子点光电二极管与超构表面集成，成功解决了这一技术瓶颈。胶体量子点作为纳米级半导体材料，可针对特定红外波长进行调谐；而超构表面则是一种纳米结构化的超薄层，用于精细调控光与传感器之间的相互作用。通过将这两项技术与CMOS工艺兼容，IMEC构建了一个可扩展的微型SWIR光谱探测平台，具备紧凑结构与高分辨率，且可借助标准CMOS流程制造。
IMEC研发项目负责人Vladimir Pejovic表示，该技术最大的优势在于其可扩展性。传统量子点图像传感器若需调整光谱响应，必须重新设计光电二极管层，操作复杂且成本高。
相较之下，IMEC的解决方案将复杂性转移到CMOS层面，通过超构表面调节光谱响应，而非改变光电二极管堆叠结构。这不仅提高了可定制化程度，也为安防、农业、汽车及航空航天等领域的新型成像功能奠定了基础。
跨学科合作加速技术落地
此次成果得益于IMEC在量子点图像传感器、平面光学（超构表面）及光谱成像等多个领域的深厚技术积累。下一步，IMEC计划将该技术由概念验证阶段推进至小批量试产，最终实现大规模量产。
IMEC产品组合经理Pawel Malinowski表示，该机构的目标是将此次突破发展为适用于行业的平台，并与合作伙伴共同开发定制化图像传感器及集成设备，以验证其在实际应用场景中的性能。
他补充说，通过结合IMEC在光谱检测、量子点技术、先进CMOS工艺与各行业应用需求，该机构致力于加快创新步伐，推动下一代短波红外传感器实现从概念验证到全面量产的跨越。为此，IMEC正积极寻求合作伙伴，共同推动传感与成像技术的演进。
欲了解更多详情，请访问：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
资料来源：IMEC