集成超构表面的胶体量子点光电二极管，助力紧凑型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在其300毫米CMOS试验线上展示了最新成果：在超构表面上成功集成胶体量子点光电二极管（QDPD）。这一突破性技术为开发微型、高分辨率的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了可扩展的平台，为低成本光谱成像技术树立了新的行业标准。
短波红外传感器：迈向更广泛应用的关键一步
短波红外传感器具备穿透某些材料如塑料和织物的能力，并能在雾霾、烟雾等不利环境中成像，展现出超越可见光谱的独特性能。然而，传统SWIR传感器在成本、体积和制造复杂度方面仍面临挑战，使其应用受限于特定高端场景。
近年来，量子点（QD）图像传感器因其低成本和高分辨率潜力，被视为SWIR传感领域的有前景替代方案。但目前大多数QD传感器仍局限于宽带模式，难以满足光谱分析的多样化需求。
imec通过在CMOS兼容流程中集成胶体量子点光电二极管与超构表面，有效解决了上述问题。胶体量子点作为纳米级半导体，其吸收波长可通过结构调控；而超构表面则是一种超薄纳米结构层，能够精准调控光与器件的交互行为。两者的结合，使得紧凑型、高分辨率的短波红外光谱探测成为可能。
“这项技术的核心优势在于其高度可扩展性，”imec的研发项目负责人Vladimir Pejovic表示。“传统QD图像传感器需要为每一个目标波长重新设计复杂的二极管结构，不仅耗时而且成本高。”
“而我们的方案则将设计复杂度转移到CMOS层面，通过超构表面实现光谱响应的调节，而非改变光电二极管堆叠结构。这种方法不仅提升了灵活性，也为安防、农业、汽车及航空航天等多个行业带来了新的传感可能性。”
多学科协同推动技术落地
该成果得益于imec在量子点成像、超构表面和光谱成像技术方面的深厚积累。下一步，imec计划将该技术从实验室阶段推进至小批量试产，最终实现大规模商业化。
“我们的目标是将这一创新转化为工业可应用的平台，”imec产品组合经理Pawel Malinowski解释道。“我们正在积极寻求合作伙伴，共同开发定制化图像传感器和集成器件，并在实际场景中验证其性能。”
“通过整合imec在光谱分析、量子点技术和先进CMOS工艺方面的优势，并结合不同应用领域的专业知识，我们希望加快下一代短波红外传感器的产业化进程。因此，imec非常欢迎各方合作，共同推动成像与传感技术的革新。”
更多信息请访问：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
来源：IMEC