imec推出采用无铅量子点光电二极管的SWIR传感器 将惠及自动驾驶

据外媒报道，在2024年IEEE国际电子设备会议（IEDM）上，纳米电子和数字技术研究和创新中心imec及其在比利时项目Q-COMIRSE中的合作伙伴展示了首款采用砷化铟量子点光电二极管的短波红外图像传感器原型。该传感器成功展示了1390 nm成像效果，为第一代含铅量子点（因铅而无法量产）提供了一种环保替代品。该概念验证是迈向使用低成本和无毒光电二极管实现大规模红外成像的关键一步。

图片来源：imec

通过检测可见光谱以外的波长，短波红外（SWIR）传感器可以提供增强的对比度和细节，因为材料在此范围内的反射不同。这些传感器可以区分在人眼看来相同的物体，并穿透雾气或薄雾，这使得它们对于消费电子产品中的面部识别或眼球追踪以及自动驾驶汽车导航等应用非常有用。虽然目前的版本价格昂贵且仅限于高端应用，但晶圆级集成有望实现更广泛的普及。

量子点（QD）是纳米级半导体粒子，可以设计成发射和吸收特定波长的光。通过对SWIR进行调整，QD可实现紧凑、低成本的吸收器，因为可以集成到CMOS电路和现有制造工艺中。然而，第一代QD通常含有铅和汞等有毒重金属，替代品的寻找仍在继续。

在2024 IEDM上，imec及其Q-COMIRSE项目内的合作伙伴（根特大学（Ghent University）、QustomDot BV、ChemStream BV和艾迈斯欧司朗（ams OSRAM））推出了一款SWIR图像传感器，该传感器采用无铅量子点替代品作为吸收剂；砷化铟（InAs）。这款概念验证传感器在玻璃和硅基板上均进行了测试，是同类产品中第一个成功产生1390 nm成像结果的传感器。虽然QD本质上被认为是易碎的，但精心挑选的堆叠材料可实现>300小时的空气稳定性，从而实现工厂制造兼容性。该像素架构可以轻松与CMOS技术集成以用于图像传感应用，但也允许平板显示器集成。

imec技术经理兼成像领域负责人Pawel Malinowski强调了这一突破的重要性：“第一代QD传感器对于展示这一灵活平台的可能性至关重要。我们现在正在努力开发第二代产品，它将成为大众的关键推动因素——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研究量子点，我们致力于进一步完善这项半导体技术，打造具有新功能的易用、紧凑、多功能的图像传感器。”

艾迈斯欧司朗工程研究员Stefano Guerrieri补充道：“用更环保的材料取代胶体量子点中的铅是Q-COMIRSE的主要目标。我们与imec、根特大学、QustomDot和ChemStream的合作开发成果为低成本、无铅短波红外技术铺平了道路，该技术一旦成熟用于工业产品，就可以在机器人、汽车、AR/VR和消费电子产品等领域实现前所未有的应用。”