imec展示基于超构表面的胶体量子点光电二极管，推动SWIR传感器微型化
在最近的IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，imec展示了其最新的研究成果——一种集成于超表面之上的胶体量子点光电二极管（QDPD）。该技术基于imec的300毫米CMOS试验线开发，为高分辨率、低成本且可扩展的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了全新路径。
短波红外传感迈向新阶段
短波红外（SWIR）传感器因其能在可见光范围之外探测特定波长，从而揭示人眼不可见的对比细节，已在多个工业和科研领域展现出独特价值。这类传感器能够穿透塑料、织物等材料，甚至在烟雾或雾霾中实现成像，为材料识别、安防监控和环境监测提供了新的可能。
然而，传统SWIR传感器制造成本高、体积大，且制造流程复杂，限制了其广泛应用。而基于胶体量子点（QD）的图像传感器，作为新兴解决方案，具备低成本和高分辨率的优势，但此前一直局限于宽带模式，无法实现精确的光谱分辨。
imec通过将胶体量子点光电二极管（QDPD）与超构表面集成，有效解决了这一瓶颈。QDPD由可调谐吸收特定波长的纳米尺度半导体构成，而超构表面则是一种超薄、纳米图案化的光学结构，能够精准调控入射光与传感器之间的相互作用。通过将二者集成于兼容CMOS的制造流程中，imec成功构建了一个可扩展、微型化的SWIR光谱探测平台。
“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，“传统方式需要为每一个目标波长设计不同的光电二极管结构，这在实际应用中极为复杂且成本高昂。”
“相比之下，我们的方案将光谱调制功能转移到CMOS层，利用超表面来实现特定波长的响应，而无需更改光电二极管结构。这种设计使得高分辨率、可定制的SWIR光谱传感器更易实现，并为安防、农业、汽车和航空航天等多个行业带来新的功能可能性。”
多方合作推动技术转化
此次突破性成果得益于imec在量子点成像、超表面设计和光谱分析等多个技术领域的综合能力。下一步，imec计划将该技术从概念验证阶段推进至小批量生产，最终实现大规模商业化。
“我们的目标是将这项技术发展为一个面向行业的通用平台。” imec产品组合经理Pawel Malinowski强调，“我们欢迎与各领域伙伴合作，共同开发定制化图像传感器和集成系统，并在实际场景中验证其应用潜力。”
“结合imec在CMOS制程、量子点材料和光谱分析方面的专长，我们正努力推动下一代SWIR传感器的快速商业化。为此，我们期待与各行业合作伙伴携手，共同塑造未来成像和传感的技术格局。”
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资料来源：IMEC