imec展示基于超构表面的胶体量子点光电二极管，推进短波红外传感小型化
在最近举行的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec展示了其在300毫米CMOS试验线上开发的一项创新成果——将胶体量子点光电二极管（QDPD）集成到超构表面上。这种新型架构为构建紧凑、高分辨率的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了可扩展的平台，有望显著推动低成本、微型化光谱成像技术的发展。
短波红外传感的革新路径
短波红外传感器具备独特优势，能够探测可见光波段之外的光谱范围，从而揭示肉眼不可见的细节。它们在穿透塑料、织物等材料，以及在烟雾或雾霾环境中成像方面表现出色。然而，传统SWIR传感器往往存在制造复杂、成本高昂和体积较大的问题，从而限制了其广泛应用。
基于胶体量子点（QD）的图像传感器作为替代方案，因其制造成本低和分辨率高而受到关注。不过，目前该技术多局限于宽带模式，尚未实现真正的光谱分辨率。
imec此次的突破在于将胶体量子点光电二极管（QDPD）与超构表面相结合。量子点是一种纳米级的半导体材料，可通过调节其结构吸收特定波长的红外光；而超构表面则是一种具有纳米结构的超薄层，能有效操控光的传播与传感器的相互作用。通过在CMOS兼容的流程中集成这两项技术，imec成功构建了一个可扩展、高分辨率的微型光谱探测平台。
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可扩展性。传统方案中，要针对不同波长调整量子点传感器，通常需要重新设计光电二极管层，这一过程复杂且成本高昂。
“我们通过将调制功能转移到CMOS端，利用超构表面调控光谱响应，而非重构光电二极管结构，从而实现了更高的灵活性和可定制性。这将为安防、农业、汽车以及航空航天等多个领域带来全新的传感能力。”
跨学科合作推动技术落地
此次技术突破得益于imec在量子点图像传感器、超构表面与光谱成像等多个领域的综合能力。当前，该项目已进入概念验证阶段，下一步目标是推动技术从小批量生产走向大规模制造。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示：“我们的愿景是将这一创新成果转化为适用于工业应用的平台。我们正在积极寻求合作伙伴，共同开发定制型图像传感器和集成设备，并在实际场景中验证其性能。”
他进一步补充道：“通过结合imec在光谱分析、量子点材料与先进CMOS工艺方面的专长，并结合各行业的具体需求，我们希望加速下一代短波红外传感器的研发进程，从实验室走向市场。我们欢迎各界伙伴携手合作，共同推动传感与成像技术的演进。”
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