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- 膠體量子點(diǎn)光電二極管集成于超曲面上，用于緊湊型單波紅外傳感器
- 來(lái)源：劉玉，IMEC 發(fā)表于 2025/12/16
本周，在IEEE國(guó)際電子器件會(huì)議（IEDM 2025）上，作為先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)研究與創(chuàng)新中心的imec，成功展示了其300毫米CMOS試驗(yàn)線開(kāi)發(fā)的膠體量子點(diǎn)光電二極管（QDPD）集成在超曲面上。這一開(kāi)創(chuàng)性方法為開(kāi)發(fā)緊湊型、微型化的短波紅外（SWIR）光譜傳感器提供了可擴(kuò)展的平臺(tái)，樹(shù)立了成本效益高分辨率的光譜成像解決方案的新標(biāo)準(zhǔn)。
開(kāi)啟短波紅外傳感的新可能
短波紅外（SWIR）傳感器具備獨(dú)特功能。通過(guò)探測(cè)可見(jiàn)光譜之外的波長(zhǎng)，它們能夠揭示人眼看不見(jiàn)的對(duì)比和特征，從而能夠透視某些材料，如塑料或織物，或在霧霾和煙霧等復(fù)雜環(huán)境中看到。然而，傳統(tǒng)的短波紅外傳感器仍然昂貴、體積龐大且制造難度高，限制了其應(yīng)用范圍。
量子點(diǎn)（QD）圖像傳感器是一類新型的單紅外傳感器，提供了一種有前景的替代方案，結(jié)合了更低的成本和更高的分辨率。不過(guò)到目前為止，它們使用的是寬帶模式，而非頻譜模式。
Imec通過(guò)成功整合膠體量子點(diǎn)光電二極管（QDPD）與其300毫米CMOS試點(diǎn)線開(kāi)發(fā)的超曲面來(lái)應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。量子點(diǎn)是納米級(jí)半導(dǎo)體，可以調(diào)諧以吸收特定的紅外波長(zhǎng)，而超表面則是納米圖案的超薄層，精確控制光與傳感器的相互作用。通過(guò)將這些元素結(jié)合在兼容CMOS的工藝中，imec打造了一個(gè)可擴(kuò)展的微型單波紅外光譜探測(cè)器平臺(tái)，提供了緊湊、高分辨率的傳感器架構(gòu)，可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制造。
imec研發(fā)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人弗拉基米爾·佩約維奇表示：“這項(xiàng)技術(shù)特別突出的是其可擴(kuò)展性�！薄皞鹘y(tǒng)的量子點(diǎn)圖像傳感器需要為每個(gè)波長(zhǎng)重新設(shè)計(jì)復(fù)雜的光電二極管層，這使得對(duì)每個(gè)應(yīng)用頻譜的調(diào)整既復(fù)雜又昂貴。
“我們的方法將復(fù)雜性轉(zhuǎn)移到CMOS層面，利用超曲面來(lái)調(diào)節(jié)光譜響應(yīng)，而不是改變光電二極管堆棧。這為可輕松定制的高分辨率光譜單紅外（SWIR）傳感器打開(kāi)了大門(mén)，并為安全、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(guò)協(xié)作加速創(chuàng)新
這一突破是多學(xué)科合作的結(jié)果，融合了 imec 在量子點(diǎn)圖像傳感器、平面光學(xué)（元曲面）和光譜成像方面的專業(yè)知識(shí)。下一步是將這項(xiàng)技術(shù)從概念驗(yàn)證擴(kuò)展到小批量生產(chǎn)，最終實(shí)現(xiàn)全面生產(chǎn)。為了加速這一轉(zhuǎn)型，imec邀請(qǐng)合作伙伴合作。
“我們的目標(biāo)是將這一突破轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�(gè)面向行業(yè)的平臺(tái)，”imec投資組合經(jīng)理Pawel Malinowski解釋道�！拔覀兿Ｍc合作伙伴合作，開(kāi)發(fā)定制圖像傳感器和集成器件，并在實(shí)際應(yīng)用中展示這項(xiàng)技術(shù)。
“通過(guò)結(jié)合imec的光譜專業(yè)知識(shí)、量子點(diǎn)技術(shù)和先進(jìn)的CMOS工藝能力與特定應(yīng)用領(lǐng)域，我們旨在加速創(chuàng)新，將下一代單紅外傳感器從概念驗(yàn)證帶到全面制造。因此，Imec歡迎與合作伙伴合作，共同塑造傳感與成像的未來(lái)�！�
更多信息：與膠體量子點(diǎn)光電二極管實(shí)現(xiàn)的超曲面共整合，實(shí)現(xiàn)了便捷的光譜傳感器。iedm25.mapyourshow.com/8_0/ses......s.cfm？ScheduleID=380
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