於本周举行的2024年IEEE国际电子会议（IEDM）上，比利时微电子研究中心（imec）携手其比利时Q-COMIRSE研究计画的合作夥伴，展示第一款包含砷化??（InAs）量子点光电二极体的短波红外线影像（SWIR）感测器原型。该感测器成功展示1390奈米的成像结果，提供用来替代第一代量子点的环境友善技术；第一代量子点因为含铅而致使其量产受限。对含有低成本且无毒光电二极体的红外线影像量产市场来说，这项概念验证是一项重要进展。

整合於短波红外线光学感测器内的无铅量子点光电二极体概念验证图

透过感测超出可见光谱的波长，短波红外线（SWIR）感测器可以增强对比度和细节，因为材料在此波段的反射不同。这些感测器能辨别对肉眼来说看似相同的物品，还能穿透雾或霭，使其成为诸多应用的宝贵利器，例如消费电子产品所用的人脸辨识或眼动追踪，以及自动车辆导航。虽然目前的装置版本造价高昂且仅限於高阶应用，但是晶圆级整合可??扩大技术取用性。

量子点（quantum dot）是可透过工程设计在特定波长发光和吸光的奈米级半导体粒子。当调整到短波红外线（SWIR）波段时，量子点可以提供低成本的紧凑型吸收剂，因为他们有可能与CMOS电路和现有的制程整合。然而，第一代量子点通常含有有毒的重金属，例如铅及汞，而目前持续寻找替代材料。

於2024年IEEE国际电子会议（IEDM）上，比利时微电子研究中心（imec）携手其Q-COMIRSE研究计画夥伴成员包含比利时根特大学、比利时根特大学的MicroLED技术衍生公司QustomDot、化工材料研发公司ChemStream、艾迈斯欧司朗（ams OSRAM） ，共同推出了一款以无铅量子点替代材料／砷化??（InAs）为吸收剂的短波红外线（SWIR）影像感测器。这款概念验证感测器在玻璃基板和矽基板上完成了测试，为首款成功制出1390奈米成像结果的装置。尽管量子点的材料特性脆弱，仔细选择堆叠材料後的结果显示出超过300小时的空气稳度性，实现在晶圆厂制造的相容性。该像素结构已经能针对影像感测应用来与CMOS技术整合，还可以进行平面显示器（FPD）整合。

imec技术主任和成像技术领域计画主持人Pawel Malinowski强调这次创举的重要性：「第一代量子点感测器是展示这种弹性平台所具备的多种可能的关键。我们现在正在开发第二代装置，这些装置未来将是实现大量生产的关键技术目标是运用环境友善的方式来达到具备成本效率的制造。随着产业要角深入研发量子点，我们致力於进一步改良这项半导体技术，以打造出具备新功能、易用且紧凑的多功能影像感测器。」

艾迈斯欧司朗（ams OSRAM）工程技术院士Stefano Guerrieri补充说明：「把胶体量子点内的铅取代为更为环境友善的材料是我们在Q-COMIRSE研究计画的主要目标。我们携手imec、根特大学、根特大学衍生公司QustomDot和化工材料研发公司ChemStream等法兰德斯地区夥伴所取得的杰出研发成果为低成本的无铅短波红外线技术创造发展条件，这项技术一旦发展成熟至商品化，就能在机器人、汽车、AR／VR和消费电子产品等实现超越以往的应用。」

本研究由比利时法兰德斯区的尖端材料研发园区SIM-Flanders (HBC.2021.0803)资助的Q-COMIRSE研究计画实施。联盟成员包含了比利时微电子研究中心（imec）、比利时根特大学、比利时根特大学的衍生公司QustomDot、化工材料研发公司ChemStream和比利时艾迈斯欧司朗感测器（ams OSRAM sensor Belgium）。