科研資訊

中國科大在半導體p-n異質結中實現雙向光電流

中國科學技術大學微電子學院龍世兵教授、孫海定研究員團隊在氮化鎵（GaN）半導體p-n異質結中實現了獨特的光電流極性反轉（即雙向光電流現象）。相關成果以“Bidirectional photocurrent in p-n heterojunction nanowires”為題，于2021年9月23日發表在《自然?電子學》上（Nature Electronics2021, 4, 645-652）。這是中國科大首次以第一作者單位在該期刊上發表研究論文。

基于前期的工作積累，研究人員從GaN基半導體p-n異質結能帶結構設計，MBE外延工藝探索及納米線形貌調控出發，結合DFT第一性原理理論計算優化及半導體表面金屬鉑（Pt）納米顆粒定向修飾，成功構建了基于p-AlGaN/n-GaN異質p-n結的光譜可分辨型光電探測器。

該新型器件架構不僅克服了傳統固態p-n結光電探測器的功能限制，通過改變半導體材料本身帶隙（如組分調控等手段），還可以實現從深紫外到近紅外全光譜響應覆蓋，有望為便攜式光譜儀、液體環境（如水下，生物體內）光電探測和傳感、高分辨率多通道光電傳感器/成像設備、光控邏輯電路等未來新學科交叉領域帶來新的應用突破。

中國科學技術大學微電子學院孫海定研究員為論文通訊作者，微電子學院博士生汪丹浩為論文第一作者，合肥微尺度物質科學國家研究中心胡偉研究員，美國密歇根大學Mi Zetian教授、澳大利亞國立大學傅嵐教授（中國科大微電子學院客座教授）參與了項目的聯合攻關。此項研究工作得到了國家自然科學基金項目、中科大雙一流建設經費、中央高校基本科研基金等專項經費的資助，也得到了中國科大微電子學院、中國科大微納研究與制造中心、中國科大信息科學實驗中心、國家同步輻射實驗室和中科院無線光電通信重點實驗室的支持。

中國科學院長春光學精密機械與物理研究所研制可重構超表面波導開關

中國科學院長春光學精密機械與物理研究所Amged Alquliah等人報道了一種新概念的可重構超表面波導開關器件，相關研究工作發表在Photonics Research（2021 Vol. 9, Issue 10, pp. 2104-2115）上。

該器件具有在近-可見光譜范圍內動態控制導光的功能，通過使用超緊湊主動超表面的可重構和非易失性（1×2）開關來驗證。該開關由兩組二氧化鈦（TiO2）和三硫化銻（Sb2S3）組成的納米棒陣列組成，三硫化銻是一種低損耗的相變材料（PCM），圖案位于氮化硅波導上。該超表面創建了一個有效的多模干涉儀，在波導的末端形成輸入模式的圖像，并根據PCM納米棒的相位將該圖像路由到一個輸出端口。值得注意的是，與其它基于PCM的開關相比，該研究團隊設計的基于1×2超表面具有5.5 μm的超緊湊耦合長度和超高的帶寬（22.6 THz）。此外，該器件在近-可見區域表現出低損耗（1 dB）和低竄擾（11.24 dB）。該研究裝置為實現緊湊和高效的波導路由器和開關鋪平了道路，在量子計算、神經形態光子網絡、生物醫學傳感和光遺傳學領域具有巨大應用潛力。