本周，在IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，作为先进半导体技术研究与创新中心的imec，成功展示了其300毫米CMOS试验线开发的胶体量子点光电二极管（QDPD）集成在超曲面上。这一开创性方法为开发紧凑型、微型化的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了可扩展的平台，树立了成本效益高分辨率的光谱成像解决方案的新标准。

开启短波红外传感的新可能

短波红外（SWIR）传感器具备独特功能。通过探测可见光谱之外的波长，它们能够揭示人眼看不见的对比和特征，从而能够透视某些材料，如塑料或织物，或在雾霾和烟雾等复杂环境中看到。然而，传统的短波红外传感器仍然昂贵、体积庞大且制造难度高，限制了其应用范围。

量子点（QD）图像传感器是一类新型的单红外传感器，提供了一种有前景的替代方案，结合了更低的成本和更高的分辨率。不过到目前为止，它们使用的是宽带模式，而非频谱模式。

Imec通过成功整合胶体量子点光电二极管（QDPD）与其300毫米CMOS试点线开发的超曲面来应对这一挑战。量子点是纳米级半导体，可以调谐以吸收特定的红外波长，而超表面则是纳米图案的超薄层，精确控制光与传感器的相互作用。通过将这些元素结合在兼容CMOS的工艺中，imec打造了一个可扩展的微型单波红外光谱探测器平台，提供了紧凑、高分辨率的传感器架构，可通过标准CMOS工艺制造。

imec研发项目负责人弗拉基米尔·佩约维奇表示：“这项技术特别突出的是其可扩展性。”“传统的量子点图像传感器需要为每个波长重新设计复杂的光电二极管层，这使得对每个应用频谱的调整既复杂又昂贵。

“我们的方法将复杂性转移到CMOS层面，利用超曲面来调节光谱响应，而不是改变光电二极管堆栈。这为可轻松定制的高分辨率光谱单红外（SWIR）传感器打开了大门，并为安全、农业、汽车、航空航天等领域的新功能铺平了道路。”

通过协作加速创新

这一突破是多学科合作的结果，融合了 imec 在量子点图像传感器、平面光学（元曲面）和光谱成像方面的专业知识。下一步是将这项技术从概念验证扩展到小批量生产，最终实现全面生产。为了加速这一转型，imec邀请合作伙伴合作。

“我们的目标是将这一突破转变为一个面向行业的平台，”imec投资组合经理Pawel Malinowski解释道。“我们希望与合作伙伴合作，开发定制图像传感器和集成器件，并在实际应用中展示这项技术。

“通过结合imec的光谱专业知识、量子点技术和先进的CMOS工艺能力与特定应用领域，我们旨在加速创新，将下一代单红外传感器从概念验证带到全面制造。因此，Imec欢迎与合作伙伴合作，共同塑造传感与成像的未来。”

更多信息：与胶体量子点光电二极管实现的超曲面共整合，实现了便捷的光谱传感器。iedm25.mapyourshow.com/8_0/ses......s.cfm？ScheduleID=380

由IMEC提供