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。日前南京郵電大學(xué)王永進(jìn)教授發(fā)現(xiàn)了量子阱二極管發(fā)光和探測(cè)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(zhǎng)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(cè)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(cè)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(cè)的新物理本質(zhì)和特性——‘量子阱二極管光發(fā)射和光探測(cè)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(cè)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(cè)、通信等一系列復(fù)雜程序?！蓖跤肋M(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。
