中國首創收發兩用紫外同質集成光電子晶元

我首創收發兩用紫外同質集成光電子晶元

最新發現與創新

科技日報訊 (記者張曄 通訊員張前)在一塊晶元上不僅能發出光，還能同時接收光，這是過去無法想像的。記者日前從南京郵電大學獲悉，該校王永進教授發現了量子阱二極體發光和探測共存的物理現象，並在此基礎上研發出多種同質集成光電子晶元，為世界首創。該研究進展已被最新一期的《今日半導體》專題報道。

「同質集成」是業界的一個難題。長期以來，光發射、傳輸、調製和接收器件等分屬不同的研究領域，沒有人將它們聯繫起來研發。例如，未來如果能將光纖探頭和光源集成在一起，患者做胃鏡檢查時的痛苦將會大大減輕。

在實驗中，王永進發現量子阱二極體發光譜和探測響應譜出現重疊區。「這說明量子阱二極體器件可以同時作為發光和探測器件使用，具有同時發射、接收的『收發雙工』特性。光電探測的新物理本質和特性——『量子阱二極體光發射和光探測共存』的物理現象被我們首次發現。」

根據這一發現，王永進在此基礎上研發出全雙工可見光通信晶元、光互聯晶元、類腦晶元、物聯網晶元等不同種類的晶元，證明「量子阱二極體光發射和光探測共存」的物理現象普遍存在，回應了學術界的質疑。

此次，王永進與2014年諾貝爾物理學獎得主天野浩教授共同開展面向紫外波段的同質集成光子晶元的研究，並基於硅襯底氮化物晶圓，將量子阱二極體器件製備在同一塊晶元上，通過波導互聯形成晶元內通信系統，並利用機械剝離技術，首次獲得了直徑0.8mm、2μm厚的可轉移紫外同質集成光電子晶元。

「只要一塊小小的紫外光電子晶元，就可以完成水凈化消毒、檢測、通信等一系列複雜程序。」王永進說，隨著研究進一步拓展，同質集成光電子晶元應用領域將越來越廣泛。

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