我國首創收發兩用紫外同質集成光電子芯片

在一塊芯片上不僅能發出光，還能同時接收光，這是過去無法想象的。日前南京郵電大學王永進教授發現了量子阱二極管發光和探測共存的物理現象，并在此基礎上研發出多種同質集成光電子芯片，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、調制和接收器件等分屬不同的研究領域，沒有人將它們聯系起來研發。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管發光譜和探測響應譜出現重疊區。“這說明量子阱二極管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——‘量子阱二極管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芯片、光互聯芯片、類腦芯片、物聯網芯片等不同種類的芯片，證明“量子阱二極管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芯片的研究，并基于硅襯底氮化物晶圓，將量子阱二極管器件制備在同一塊芯片上，通過波導互聯形成芯片內通信系統，并利用機械剝離技術，首次獲得了直徑0.8mm、2μm厚的可轉移紫外同質集成光電子芯片。

“只要一塊小小的紫外光電子芯片，就可以完成水凈化消毒、檢測、通信等一系列復雜程序。”王永進說，隨著研究進一步拓展，同質集成光電子芯片應用領域將越來越廣泛。