在一塊芯片上不僅能發(fā)出光,還能同時(shí)接收光,這是過去無法想象的。記者日前從南京郵電大學(xué)獲悉,該校王永進(jìn)教授發(fā)現(xiàn)了量子阱二極管發(fā)光和探測共存的物理現(xiàn)象,并在此基礎(chǔ)上研發(fā)出多種同質(zhì)集成光電子芯片,為世界首創(chuàng)。該研究進(jìn)展已被最新一期的《今日半導(dǎo)體》專題報(bào)道。

“同質(zhì)集成”是業(yè)界的一個(gè)難題。長期以來,光發(fā)射、傳輸、調(diào)制和接收器件等分屬不同的研究領(lǐng)域,沒有人將它們聯(lián)系起來研發(fā)。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(shí)的痛苦將會(huì)大大減輕。

在實(shí)驗(yàn)中,王永進(jìn)發(fā)現(xiàn)量子阱二極管發(fā)光譜和探測響應(yīng)譜出現(xiàn)重疊區(qū)。“這說明量子阱二極管器件可以同時(shí)作為發(fā)光和探測器件使用,具有同時(shí)發(fā)射、接收的‘收發(fā)雙工’特性。光電探測的新物理本質(zhì)和特性——‘量子阱二極管光發(fā)射和光探測共存’的物理現(xiàn)象被我們首次發(fā)現(xiàn)。”

根據(jù)這一發(fā)現(xiàn),王永進(jìn)在此基礎(chǔ)上研發(fā)出全雙工可見光通信芯片、光互聯(lián)芯片、類腦芯片、物聯(lián)網(wǎng)芯片等不同種類的芯片,證明“量子阱二極管光發(fā)射和光探測共存”的物理現(xiàn)象普遍存在,回應(yīng)了學(xué)術(shù)界的質(zhì)疑。

此次,王永進(jìn)與2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主天野浩教授共同開展面向紫外波段的同質(zhì)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(dǎo)互聯(lián)形成芯片內(nèi)通信系統(tǒng),并利用機(jī)械剝離技術(shù),首次獲得了直徑0.8mm、2μm厚的可轉(zhuǎn)移紫外同質(zhì)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(fù)雜程序。”王永進(jìn)說,隨著研究進(jìn)一步拓展,同質(zhì)集成光電子芯片應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V泛。(記者張曄)