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- 集成于超構(gòu)表面的膠體量子點光電二極管，用于緊湊型短波紅外傳感器
- 來源：Jade Liu，IMEC 發(fā)表于 2025/12/26
本周，在IEEE國際電子器件會議（IEDM 2025）上，先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新中心imec成功展示了在其300毫米CMOS試驗線上開發(fā)的超表面上集成膠體量子點光電二極管（QDPD）。這一開創(chuàng)性方法為開發(fā)緊湊型、微型化的短波紅外（SWIR）光譜傳感器提供了一個可擴展的平臺，為經(jīng)濟(jì)高效的高分辨率光譜成像解決方案樹立了新的標(biāo)桿。
開啟短波紅外傳感的新可能
短波紅外 (SWIR) 傳感器具有獨特的功能。通過探測可見光譜以外的波長，它們可以揭示人眼無法看到的對比度和特征，因此能夠穿透某些材料，例如塑料或織物，或者在霧霾和煙霧等惡劣環(huán)境下進(jìn)行成像。然而，傳統(tǒng)的短波紅外傳感器仍然價格昂貴、體積龐大且制造難度高，這限制了它們的應(yīng)用范圍，使其僅限于一些小眾領(lǐng)域。
量子點（QD）圖像傳感器是一種新型的短波紅外（SWIR）傳感器，兼具低成本和高分辨率的優(yōu)點，是一種很有前景的替代方案。然而，迄今為止，它們的工作模式僅限于寬帶模式，而非光譜模式。
imec 通過成功地將膠體量子點光電二極管(QDPD) 與在其 300 毫米 CMOS 試驗線上開發(fā)的超表面集成，解決了這一挑戰(zhàn)。量子點是納米級半導(dǎo)體，可以調(diào)諧以吸收特定的紅外波長；而超表面是納米圖案化的超薄層，能夠精確控制光與傳感器的相互作用。通過將這些元件集成到與 CMOS 兼容的工藝中，imec 創(chuàng)建了一個可擴展的微型短波紅外 (SWIR) 光譜探測器平臺，從而提供了一種緊湊、高分辨率的傳感器架構(gòu)，該架構(gòu)可以使用標(biāo)準(zhǔn) CMOS 工藝制造。
“這項技術(shù)的獨特之處在于其可擴展性，”imec 的研發(fā)項目負(fù)責(zé)人 Vladimir Pejovic 說�！皞鹘y(tǒng)的量子點圖像傳感器需要為每個波長重新設(shè)計復(fù)雜的光電二極管層，這使得針對每個應(yīng)用的頻譜進(jìn)行調(diào)整既復(fù)雜又昂貴�！�
“我們的方法將這種復(fù)雜性轉(zhuǎn)移到CMOS層面，利用超表面來調(diào)節(jié)光譜響應(yīng)，而不是改變光電二極管堆疊結(jié)構(gòu)。這為易于定制的高分辨率光譜短波紅外傳感器打開了大門，并為安防、農(nóng)業(yè)、汽車、航空航天等領(lǐng)域的新功能鋪平了道路�！�
通過協(xié)作加速創(chuàng)新
這項突破是多學(xué)科合作的成果，融合了imec在量子點圖像傳感器、平面光學(xué)（超表面）和光譜成像領(lǐng)域的專業(yè)知識。下一步是將這項技術(shù)從概念驗證階段擴展到小批量生產(chǎn)，最終實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。為了加速這一轉(zhuǎn)變，imec誠邀合作伙伴攜手共進(jìn)。
imec產(chǎn)品組合經(jīng)理Pawel Malinowski解釋說：“我們的目標(biāo)是將這項突破轉(zhuǎn)化為一個適用于行業(yè)的平臺。我們希望與合作伙伴共同開發(fā)定制圖像傳感器和集成設(shè)備，并在實際應(yīng)用中展示這項技術(shù)。 ”
“通過將imec在光譜領(lǐng)域的專業(yè)知識、量子點技術(shù)和先進(jìn)的CMOS工藝能力與特定應(yīng)用領(lǐng)域相結(jié)合，我們旨在加速創(chuàng)新，并將下一代短波紅外傳感器從概念驗證推向全面量產(chǎn)。因此，imec歡迎與合作伙伴攜手，共同塑造傳感和成像的未來�！�
更多信息： 超表面與膠體量子點光電二極管的集成，實現(xiàn)簡易光譜傳感器。iedm25.mapyourshow.com /8_0/ses … s.cfm?ScheduleID=380
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