王永进教授团队首创收发两用紫外同质集成光电子芯片
研究成果处于国际领先水平
本报讯 近日，我校王永进教授与2014年诺贝尔物理学奖得主天野浩教授合作，基于硅衬底氮化物晶圆，将量子阱二极管器件制备在同一块芯片上，通过波导互联形成芯片内通信系统，并利用机械剥离技术，首次获得了直径0.8mm、2μm厚的可转移近紫外同质集成光电子芯片。该研究进展被最新一期的国际半导体行业著名杂志《今日半导体》（《SemiconductorToday》）专题报道。
两年间，该杂志6次专题报道团队“同质集成光电子芯片”系列国际领先水平的研究成果。
光发射、传输、调制和接收器件等分属不同的研究领域，将它们分区域同质集成在一块芯片上，是业界的一大难题。王永进教授在实验中发现，量子阱二极管的光发射谱和探测响应谱存在重叠区。电子注入量子阱二极管产生的高能光子，亦能被吸收激发出电子空穴对生成光电流。量子阱二极管光发射和探测共存的物理现象被首次发现，为同质集成光电子芯片获得了理论支撑。
2015年11月，王永进教授团队制备了世界上首款可见光波段的同质集成光电子芯片，2014年诺贝尔物理学奖得主中村修二在《应用物理快报》及《光学快报》的文章指出“研究者在同一片硅衬底晶圆上制备了光源、波导和探测器集成的芯片。”，认可该成果属世界首创。
“胃镜检查时采用同质集成光电子芯片，将光纤探头和光源放在一个芯片上，可以减轻器件对患者造成的痛苦。”王永进教授介绍说。
王永进教授带领团队研发了世界上首个全双工可见光通信芯片，解决了通信领域的一个世界性难题。“未来，手机仅需要安装一块集能源、传感、照明和通信一体的光子芯片，就能实现自充电、感知和通信等一体化功能，具有避免电磁干扰、长时间通话机身不发热、无需充电器等优势。”王永进教授介绍，团队又陆续制备了光互联芯片、类脑芯片、物联网芯片等不同种类的芯片，证明量子阱二极管光发射和光探测共存的物理现象普遍存在，回应了学术界的质疑。
“只要一块小小的紫外光电子芯片，就可以完成水净化消毒、检测、通信等一系列复杂程序。”天野浩教授在本月召开的DisplayWeek国际会议（洛杉矶）上重点介绍“紫外同质集成光电子芯片”在水净化领域的应用。
王永进教授团队已将同质集成光电子芯片的研究从可见光波段拓展到紫外光波段，未来还将研究红外同质集成光电子芯片。（蒋元 张前）
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