比利时微电子研究中心（imec）宣布，成功在其12英寸CMOS试验制程开发之超颖表面（metasurface）上集成胶体量子点光电二极管（QDPD）。这套方法将能够完成用于紧凑型微型化短波红外线（SWIR）光谱传感器开发的可调式平台，创建一套用于经济高效的高分辨率频谱成像解决方案之全新标准。
imec指出，短波红外线（SWIR）传感器提供独特的性能。通过侦测超过可见光谱的波长，这些传感器可以显示肉眼无法看见的对比和特征，因此可以看穿像是塑胶或布料的特定材料，或者霾雾等严峻环境。然而，传统的SWIR传感器还是造价高昂、体积笨重，在制造方面也极有难度，使其应用受限于具备特定用途的利基应用。量子点（quantum dot）形象传感器是一种新型SWIR传感器，提供一套富有潜力的替代方案，结合更低的成本与更高的分辨率。不过到目前为止，这些传感器一直在宽带运行，而非采用频谱模式。
而imec成功在其12英寸CMOS试验制程开发的超颖表面共集成了胶体量子点光电二极管（colloidal quantum dot photodiode）来应对这项挑战。量子点是纳米等级的半导体，可以通过调整来吸收特定的红外线波长，而超颖表面是具备纳米图形的超薄组件层，精准控制光线如何与传感器发生作用。通过在与CMOS兼容的制程中结合这些组件，imec已经制出一套用于微型化SWIR光谱检测器的可调式平台，提供可利用标准CMOS制程制造的紧凑型高解度传感器架构。
imec研发计划主持人Vladimir Pejovic表示，这项计划的独特亮点是其可调能力。传统的量子点形象传感器需要为每种波长重新设计复杂的光电二极管层，这导致为每种应用的波长进行调整的过程复杂且成本高昂。我们采取的方法把这种复杂度转移到CMOS层面，运用超颖表面来调整频谱响应，而不是改变光电二极管堆栈。这么做就能实现方便定制化的高解度SWIR光谱传感器，并为安全、农业、汽车、航空等领域的全新功能铺路。
这项创举是跨领域努力的成果，集结imec在量子点形象传感器、平面光学组件（超颖表面）与频谱成像方面的专业。下一步是扩展这项技术的规模，从概念验证发展成少量生产，最终是全面制造。为了加速这项转变，imec邀请合作伙伴联手协作。
imec技术组合经理Pawel Malinowski解释，我们的远大目标是把这项技术突破变成一套为业界筹备的平台。我们打算与合作伙伴携手开发定制的形象传感器和集成式组件，展现这项技术的现实应用。我们把imec在频谱方面的专业、量子点技术的关键要领和先进CMOS制造能力与特定应用领域结合，希望可以加速创新，并推动新一代SWIR传感器从概念验证迈向全面制造。因此，imec欢迎与伙伴合作来共同塑造传感与成像技术的未来。
(首图来源:imec提供)
