據(jù)外媒報道，在2024年IEEE國際電子設(shè)備會議（IEDM）上，納米電子和數(shù)字技術(shù)研究和創(chuàng)新中心imec及其在比利時項目Q-COMIRSE中的合作伙伴展示了首款采用砷化銦量子點光電二極管的短波紅外圖像傳感器原型。該傳感器成功展示了1390 nm成像效果，為第一代含鉛量子點（因鉛而無法量產(chǎn)）提供了一種環(huán)保替代品。該概念驗證是邁向使用低成本和無毒光電二極管實現(xiàn)大規(guī)模紅外成像的關(guān)鍵一步。

圖片來源：imec

通過檢測可見光譜以外的波長，短波紅外（SWIR）傳感器可以提供增強的對比度和細節(jié)，因為材料在此范圍內(nèi)的反射不同。這些傳感器可以區(qū)分在人眼看來相同的物體，并穿透霧氣或薄霧，這使得它們對于消費電子產(chǎn)品中的面部識別或眼球追蹤以及自動駕駛汽車導(dǎo)航等應(yīng)用非常有用。雖然目前的版本價格昂貴且僅限于高端應(yīng)用，但晶圓級集成有望實現(xiàn)更廣泛的普及。

量子點（QD）是納米級半導(dǎo)體粒子，可以設(shè)計成發(fā)射和吸收特定波長的光。通過對SWIR進行調(diào)整，QD可實現(xiàn)緊湊、低成本的吸收器，因為可以集成到CMOS電路和現(xiàn)有制造工藝中。然而，第一代QD通常含有鉛和汞等有毒重金屬，替代品的尋找仍在繼續(xù)。

在2024 IEDM上，imec及其Q-COMIRSE項目內(nèi)的合作伙伴（根特大學(xué)（Ghent University）、QustomDot BV、ChemStream BV和艾邁斯歐司朗（ams OSRAM））推出了一款SWIR圖像傳感器，該傳感器采用無鉛量子點替代品作為吸收劑；砷化銦（InAs）。這款概念驗證傳感器在玻璃和硅基板上均進行了測試，是同類產(chǎn)品中第一個成功產(chǎn)生1390 nm成像結(jié)果的傳感器。雖然QD本質(zhì)上被認為是易碎的，但精心挑選的堆疊材料可實現(xiàn)>300小時的空氣穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)工廠制造兼容性。該像素架構(gòu)可以輕松與CMOS技術(shù)集成以用于圖像傳感應(yīng)用，但也允許平板顯示器集成。

imec技術(shù)經(jīng)理兼成像領(lǐng)域負責(zé)人Pawel Malinowski強調(diào)了這一突破的重要性：“第一代QD傳感器對于展示這一靈活平臺的可能性至關(guān)重要。我們現(xiàn)在正在努力開發(fā)第二代產(chǎn)品，它將成為大眾的關(guān)鍵推動因素——旨在以環(huán)保的方式實現(xiàn)成本效益高的制造。隨著主要行業(yè)參與者開始研究量子點，我們致力于進一步完善這項半導(dǎo)體技術(shù)，打造具有新功能的易用、緊湊、多功能的圖像傳感器。”

艾邁斯歐司朗工程研究員Stefano Guerrieri補充道：“用更環(huán)保的材料取代膠體量子點中的鉛是Q-COMIRSE的主要目標(biāo)。我們與imec、根特大學(xué)、QustomDot和ChemStream的合作開發(fā)成果為低成本、無鉛短波紅外技術(shù)鋪平了道路，該技術(shù)一旦成熟用于工業(yè)產(chǎn)品，就可以在機器人、汽車、AR/VR和消費電子產(chǎn)品等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)前所未有的應(yīng)用。”