基于超构表面的胶体量子点光电二极管推动紧凑型SWIR传感器发展
在近日举行的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec展示了其最新成果——一种在300毫米CMOS试验线上实现的集成胶体量子点光电二极管（QDPD）与超构表面技术。这项创新为开发微型、高分辨率的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了可扩展的新平台，标志着低成本、高性能光谱成像技术的重要突破。
突破传统SWIR传感的瓶颈
短波红外传感器在探测可见光范围以外的波长方面具有显著优势，能够穿透塑料、织物等材料，并在烟雾、雾霾等复杂环境中维持成像性能，从而揭示肉眼不可见的关键信息。然而，传统SWIR传感器因制造成本高、体积大、工艺复杂，长期局限于高端科研与特定行业。
相比之下，量子点图像传感器凭借其在成本与分辨率方面的优势，成为SWIR传感领域的重要替代方案。尽管已有进展，但其应用仍主要限于宽带模式，尚未实现光谱模式。
为了解决这一问题，imec成功将胶体量子点光电二极管与超构表面结合，采用其300毫米CMOS试验线进行集成。胶体量子点作为一种纳米级的半导体材料，具有可调的光吸收特性，而超构表面则是一种具备亚波长尺度的纳米光子结构，能够精确调控光的传播与传感行为。两者的结合，为构建兼容CMOS工艺、具备微型化潜力的SWIR光谱探测系统提供了可行路径。
imec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QD图像传感器需针对不同波长重新设计光电二极管层，这使得设备定制化成本高昂、周期长。
而imec的方案则将复杂性转移至CMOS层面，通过超构表面实现光谱响应的灵活调节，无需修改光电二极管结构。这一方法为开发高分辨率、可定制的SWIR光谱传感器铺平道路，有望广泛应用于安防、农业、汽车及航空航天等领域。
跨领域合作助力技术转化
这项成果的实现得益于imec在量子点传感、超构表面及光谱成像等多个领域的深厚积累。目前，该项目正处于从原型验证向小批量生产过渡的关键阶段，最终目标是实现大规模商业化。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示，希望与行业合作伙伴共同推动该技术的落地，开发适用于不同应用场景的定制化传感器与集成模块。“我们将imec在光谱成像、量子点材料及CMOS制造方面的技术优势与实际应用需求相结合，旨在缩短新技术从实验室到市场的转化周期。”
通过构建开放合作的生态系统，imec致力于推动下一代短波红外传感器的产业化进程，为未来智能传感与成像技术的发展奠定基础。
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