imec在IEDM 2025展示超表面集成胶体量子点光电二极管，推动短波红外传感器微型化
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试验线上开发的一种新型短波红外（SWIR）光谱传感器技术。该技术将胶体量子点光电二极管（QDPD）与超表面结构相结合，实现了可扩展的紧凑型光谱传感平台，为低成本、高分辨率的SWIR成像技术开辟了新路径。
拓展短波红外传感的应用边界
短波红外传感器凭借其能够识别人眼不可见波段的能力，在多种工业和科学场景中展现出巨大潜力。它们能够穿透特定材料如塑料、织物，或在烟雾、雾霾等复杂环境中维持成像清晰度。
尽管前景广阔，传统SWIR传感器由于制造复杂、成本高昂和体积庞大，应用仍局限于少数专业领域。胶体量子点图像传感器因其制造成本低、分辨率高，被视为一种颇具竞争力的替代方案。
然而，当前的胶体量子点技术多以宽带响应模式运行，尚未实现对不同光谱的精细控制。imec此次创新的关键，正是在300毫米CMOS产线上成功集成超表面与胶体量子点光电二极管，使得光谱响应可以被精确调节，为高分辨率光谱检测提供了可能。
胶体量子点具备纳米级尺寸，其光吸收特性可通过材料合成进行精确调控，使其适应特定的红外波长。而超表面则是一种超薄、纳米级图案化的光学结构，能以极高的精度引导和调控入射光。通过将这两项技术结合，并嵌入兼容CMOS的制造流程，imec实现了可扩展的、微型化的SWIR光谱探测架构。
“这项技术最大的优势在于其高度可扩展性，”imec研发负责人Vladimir Pejovic表示。“传统QD传感器需要为每个目标波长重新设计光电二极管层，导致开发成本高且周期长。”
“而我们通过将光谱调节的复杂性转移到CMOS端，利用超表面替代光电二极管结构来控制光谱响应，使得传感器的设计和调整更为灵活，适用于多种应用领域，如安防、农业、汽车和航空航天。”
跨学科合作推动技术落地
此次成果得益于imec在多个前沿领域的技术积累，包括量子点图像传感器、超表面设计和光谱成像系统。接下来，imec计划将该技术从实验室阶段推进至小规模制造，最终实现大规模量产。
“我们的目标是将这项技术发展为一个产业可用的平台，”imec产品组合经理Pawel Malinowski表示。“我们期待与合作伙伴联合开发定制化图像传感器和集成系统，并在实际应用场景中验证其性能。”
通过融合imec在光谱技术、量子点材料和先进CMOS工艺方面的专长，并结合终端应用领域的具体需求，该项目有望推动下一代SWIR传感器从概念走向大规模应用。为此，imec正在积极寻求合作伙伴，共同推动传感与成像技术的革新。
更多信息请参阅：超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
本文信息由IMEC提供。