imec突破性成果：无毒量子点红外传感器，推动市场化红外成像的规模应用

近日，在2024年国际电子器件会议（IEDM）上，imec及其Q-COMIRSE项目合作伙伴（包括根特大学、QustomDot BV、ChemStream BV和ams OSRAM）展示了一款采用无铅量子点替代材料（砷化铟，InAs）作为吸收器的SWIR（短波红外）图像传感器。

imec宣布，这款概念验证传感器在玻璃和硅衬底上均进行了测试，是首款成功实现1390纳米波长成像的传感器，为含有铅的第一代量子点提供了一种环保的替代方案，因为铅的使用限制了这些量子点的广泛生产。这一概念的验证是向低成本、无毒光电二极管实现大规模市场红外成像迈出的关键一步。

通过检测可见光谱之外的波长，SWIR传感器可以提供更高的对比度和更丰富的细节，因为在这个范围内，不同材料会呈现出不同的反射特性。

▲无铅量子点光电二极管集成到短波红外（SWIR）光学传感器的概念验证。图片来源：imec。

人脸识别和眼球追踪

这些传感器能够区分对人类眼睛来说看起来相同的物体，并能穿透雾或霾，适用于消费电子产品的人脸识别或眼球追踪以及自动驾驶汽车导航等应用。虽然目前的版本成本高昂且仅限于高端应用，但晶圆级集成技术有望使其更广泛地普及。

针对SWIR优化的量子点提供了紧凑且低成本的吸收器，因为可以将它们集成到CMOS电路和现有的制造工艺中。然而，第一代量子点通常含有铅和汞等有毒重金属，因此仍在继续寻找替代材料。

imec技术经理兼成像领域负责人Pawel Malinowski强调了这一成就的重要性：“第一代量子点传感器对于展示这一灵活平台的潜力至关重要。我们现在正致力于开发第二代传感器，它将作为大规模应用的关键推动者，旨在以环保的方式实现成本效益高的制造。”

“随着主要行业参与者开始关注量子点，我们致力于进一步完善这一半导体技术，将其发展为具有新功能、易于获取、紧凑且多功能的图像传感器。”

ams Osram的工程研究员Stefano Guerrieri补充道：“在Q-COMIRSE项目中，我们的主要目标是用更环保的材料取代胶体量子点中的铅。我们与imec及其他合作伙伴开展的卓越研发工作为低成本且无铅的SWIR技术铺平了道路，该技术一旦成熟应用于工业产品，将在机器人技术、汽车、增强现实/虚拟现实以及消费电子等领域实现前所未有的应用。”