在一塊晶片上不僅能發出光, 還能同時接收光, 這是過去無法想象的. 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整合光電子晶片, 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.
'同質整合' 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整合在一起, 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片, 光互聯晶片, 類腦晶片, 物聯網晶片等不同種類的晶片, 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整合光子晶片的研究, 並基於矽襯底氮化物晶圓, 將量子阱二極體器件製備在同一塊晶片上, 通過波導互聯形成晶片內通信系統, 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整合光電子晶片.
'只要一塊小小的紫外光電子晶片, 就可以完成水淨化消毒, 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, 同質整合光電子晶片應用領域將越來越廣泛.