imec展示集成超构表面的胶体量子点光电二极管，推动微型化SWIR传感技术
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试验线上成功实现的胶体量子点光电二极管（QDPD）与超构表面的集成成果。该技术为开发紧凑型、可扩展的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了全新平台，并为高分辨率、低成本的光谱成像系统树立了新的技术标杆。
短波红外传感的革新路径
短波红外传感器在多个工业和科研场景中展现出独特优势，尤其是在可见光之外的波长范围内提供更高的对比度和穿透能力。这类传感器能穿透塑料、织物等材料，甚至在烟雾或雾霾等复杂环境中实现稳定成像。
尽管如此，传统SWIR传感器普遍存在成本高、体积大、制造复杂等问题，这使得其应用受限于高端或小众市场。相比之下，基于胶体量子点（QD）的图像传感器则具备成本低廉和高分辨率的优势，被视为更具市场潜力的替代方案。
然而，目前大多数QD图像传感器仍处于宽带响应模式，难以满足光谱分析的需求。imec此次推出的集成方案，成功将胶体量子点光电二极管与超构表面结合，实现了在CMOS兼容工艺下的微型化光谱探测。
胶体量子点具备可调谐吸收特性，能够针对特定红外波长进行选择性响应；而超构表面则通过纳米级图案化结构，实现对入射光的精确调控。通过将这两类元件整合至标准CMOS流程中，imec构建了一个具备高分辨率与可扩展性的SWIR光谱平台，为微型化、低成本光谱传感铺平道路。
imec的研发项目负责人Vladimir Pejovic指出，该技术的关键优势在于其良好的可扩展性。
“传统QD图像传感器通常需要为每种波长重新设计光电二极管结构，这种模式在频谱定制方面既繁琐又昂贵。”
“我们的方法则将调谐任务转移到CMOS侧，通过超构表面调整光谱响应，从而大幅简化结构，为可定制的高分辨率SWIR光谱传感器提供可行路径。这项技术有望广泛应用于安防、农业、自动驾驶和航空航天等多个领域。”
多学科协作推动技术落地
此次突破源于imec在量子点图像传感器、平面光学及光谱成像方面的多年积累与整合。下一步，imec计划将该技术从概念验证阶段推进至小批量试产，最终实现商业化量产。
imec产品组合经理Pawel Malinowski表示，目标是将这一创新成果转化为可为行业提供服务的通用平台。
“我们期待与合作伙伴共同开发定制化的图像传感器与系统集成方案，并在实际应用场景中验证其性能。”
“通过整合imec在光谱技术、QD材料及先进CMOS工艺方面的专长，并结合行业具体需求，我们将加快下一代SWIR传感器的产业化进程。为此，我们欢迎各类合作伙伴携手前行，共同推动传感与成像技术的演进。”
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