近日，南京郵電大學(xué)王永進(jìn)教授與2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主天野浩教授合作，基于硅襯底氮化物晶圓，首次獲得了直徑0.8mm、2μm厚的可轉(zhuǎn)移近紫外同質(zhì)集成光電子芯片。該研究成果在最新一期的《今日半導(dǎo)體》 （Semiconductor Today）被專(zhuān)題報(bào)道。

　　“同質(zhì)集成”是業(yè)界的一個(gè)難題。長(zhǎng)期以來(lái)，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，很難將它們集成在同一塊芯片上。2015年11月，王永進(jìn)團(tuán)隊(duì)制備了世界上首款同質(zhì)集成光電子芯片，將可見(jiàn)光的發(fā)射、傳輸、調(diào)制和接收功能分區(qū)域做在同一個(gè)芯片上。王永進(jìn)介紹說(shuō)，胃鏡檢查時(shí)，醫(yī)生會(huì)將一個(gè)光纖探頭和一個(gè)光源同時(shí)放入患者胃中，有了“同質(zhì)集成光電子芯片”，可以將探頭和光源放在一個(gè)芯片上?；颊叩耐纯鄬?huì)減輕。

　　2016年2月，王永進(jìn)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，量子阱二極管的光發(fā)射譜和探測(cè)響應(yīng)譜存在重疊區(qū)。電子注入量子阱二極管產(chǎn)生的高能光子，亦能被吸收激發(fā)出電子空穴對(duì)生成光電流，量子阱二極管光發(fā)射和探測(cè)共存的物理現(xiàn)象被首次發(fā)現(xiàn)，為“同質(zhì)集成光電子芯片”獲得了理論支撐。

　　2016年3月，王永進(jìn)團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)全雙工可見(jiàn)光通信芯片，解決了通信領(lǐng)域的一個(gè)世界性難題。“未來(lái)，手機(jī)里僅需要安裝一塊集能源、傳感、照明和通信一體的同質(zhì)集成光電子芯片，就能實(shí)現(xiàn)自充電、感知和通信等功能，再也不需要攜帶充電器、充電寶了?！蓖跤肋M(jìn)說(shuō)。

　　王永進(jìn)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先后制備了光互聯(lián)芯片、類(lèi)腦芯片、物聯(lián)網(wǎng)芯片等不同種類(lèi)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)象的普遍存在，回應(yīng)了學(xué)術(shù)界的質(zhì)疑。

　　通過(guò)生長(zhǎng)不同組分的量子阱結(jié)構(gòu)，調(diào)控量子阱二極管器件的發(fā)光光譜，能夠?qū)崿F(xiàn)多譜段的發(fā)光器件。“我們已將‘同質(zhì)集成光電子芯片’的研究從可見(jiàn)光波段拓展到紫外光波段，還將研究基于量子阱二極管發(fā)光和探測(cè)共存現(xiàn)象的紅外同質(zhì)集成光電子芯片?！蓖跤肋M(jìn)希望研究成果可以服務(wù)于未來(lái)社會(huì)革命性的變化。

　　據(jù)悉，天野浩將在本月召開(kāi)的Display Week國(guó)際會(huì)議（洛杉磯）上重點(diǎn)介紹“紫外同質(zhì)集成光電子芯片”在水凈化領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主中村修二在《應(yīng)用物理快報(bào)》及《光學(xué)快報(bào)》的文章指出“研究者在同一片硅襯底晶圓上制備了光源、波導(dǎo)和探測(cè)器集成的芯片”，認(rèn)可同質(zhì)集成光電子芯片成果屬于世界首創(chuàng)。

　　兩年間，國(guó)際半導(dǎo)體行業(yè)著名雜志《今日半導(dǎo)體》已經(jīng)6次專(zhuān)題報(bào)道王永進(jìn)教授團(tuán)隊(duì)“同質(zhì)集成光電子芯片”的系列研究成果，確立了南京郵電大學(xué)在該研究領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。（作者 蔣元 張前）