本周，在IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上，先进半导体技术研发创新中心imec成功展示了在其300毫米CMOS试验线上开发的超表面上集成胶体量子点光电二极管（QDPD）。这一开创性方法为开发紧凑型、微型化的短波红外（SWIR）光谱传感器提供了一个可扩展的平台，为经济高效的高分辨率光谱成像解决方案树立了新的标杆。

开启短波红外传感的新可能

短波红外 (SWIR) 传感器具有独特的功能。通过探测可见光谱以外的波长，它们可以揭示人眼无法看到的对比度和特征，因此能够穿透某些材料，例如塑料或织物，或者在雾霾和烟雾等恶劣环境下进行成像。然而，传统的短波红外传感器仍然价格昂贵、体积庞大且制造难度高，这限制了它们的应用范围，使其仅限于一些小众领域。

量子点（QD）图像传感器是一种新型的短波红外（SWIR）传感器，兼具低成本和高分辨率的优点，是一种很有前景的替代方案。然而，迄今为止，它们的工作模式仅限于宽带模式，而非光谱模式。

imec 通过成功地将胶体量子点光电二极管(QDPD) 与在其 300 毫米 CMOS 试验线上开发的超表面集成，解决了这一挑战。量子点是纳米级半导体，可以调谐以吸收特定的红外波长；而超表面是纳米图案化的超薄层，能够精确控制光与传感器的相互作用。通过将这些元件集成到与 CMOS 兼容的工艺中，imec 创建了一个可扩展的微型短波红外 (SWIR) 光谱探测器平台，从而提供了一种紧凑、高分辨率的传感器架构，该架构可以使用标准 CMOS 工艺制造。

“这项技术的独特之处在于其可扩展性，”imec 的研发项目负责人 Vladimir Pejovic 说。“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，这使得针对每个应用的频谱进行调整既复杂又昂贵。”

“我们的方法将这种复杂性转移到CMOS层面，利用超表面来调节光谱响应，而不是改变光电二极管堆叠结构。这为易于定制的高分辨率光谱短波红外传感器打开了大门，并为安防、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

这项突破是多学科合作的成果，融合了imec在量子点图像传感器、平面光学（超表面）和光谱成像领域的专业知识。下一步是将这项技术从概念验证阶段扩展到小批量生产，最终实现大规模量产。为了加速这一转变，imec诚邀合作伙伴携手共进。

imec产品组合经理Pawel Malinowski解释说：“我们的目标是将这项突破转化为一个适用于行业的平台。我们希望与合作伙伴共同开发定制图像传感器和集成设备，并在实际应用中展示这项技术。 ”

“通过将imec在光谱领域的专业知识、量子点技术和先进的CMOS工艺能力与特定应用领域相结合，我们旨在加速创新，并将下一代短波红外传感器从概念验证推向全面量产。因此，imec欢迎与合作伙伴携手，共同塑造传感和成像的未来。”

更多信息： 超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。iedm25.mapyourshow.com /8_0/ses … s.cfm?ScheduleID=380

由IMEC 提供