自2004年发现石墨烯以来, 二维材料以其丰富的带隙结构、独特的光电特性和无悬挂键的范德瓦耳斯表面等, 极大地拓宽了半导体电子、光电子器件的设计维度。其中二维硒化铟材料成为最具竞争力的未来高迁移率光电子器件用候选材料, 被诺贝尔奖获得者Andre Geim认为是“硅和石墨烯的‘黄金分割点’”。但人们对二维硒化铟材料的研究仅有不到十年的时间, 对其制备及应用的认识仍然不足。本文综述了二维硒化铟材料及其光电器件的研究现状。另外, 考虑到目前绝大多数二维硒化铟材料的研究是基于块状单晶体材料的机械剥离开始的, 因此本文首先回顾了硒化铟晶体结构的认识及其制备方法的发展历程, 在此基础上综述了二维硒化铟材料制备及其性能表征的前沿研究结果, 探讨了器件结构、材料制备方法等因素对二维硒化铟场效应晶体管和光探测器电学输运特性的影响, 最后分析了未来硒化铟材料及器件应用面临的机遇与挑战。

超宽带光电子芯片是下一代无线通信、先进电子信息装备中光纤传输与信号处理的关键元器件, 芯片中光子、电子、电磁场之间的相互作用是决定芯片性能的核心因素。文章通过介绍超宽带光电探测器芯片、电光调制器芯片等方面的研究进展, 分享课题组在破解上述核心科学问题、提高芯片性能的关键技术方案。

利用GaN基高电子迁移率晶体管(HEMT)的栅控特性和铁电体的光伏效应机制, 制备了一种新型(光敏感层/HEMT)光探测器件。主要研究了复合薄膜和溅射气氛对光敏感薄膜的光伏性能以及对新型感光栅极探测器的光探测能力的影响。结果表明, PZT/ZnO复合薄膜的量子效率峰值达到14.55%; 有氧氛围下制备的PZT薄膜剩余极化强度达到52.31μC/cm2; 沉积PZT/ZnO复合薄膜的探测器在紫外光照下相比于暗场下的源漏饱和电流最多增加12.64mA。可见, 所制备的新型探测器对紫外光具有优良的探测能力, 为光探测的研究提供了新的方向。

提出了一种通过相干平衡探测抑制ROF链路输出信号噪声的方法。此方法通过引入本振光与信号光进行耦合,输出光通过减法器抑制光信号的直流扰动进而抑制RIN,间接抑制输出信号噪声并提高输出信号的信噪比。通过optisystem仿真发现,当信号光RIN高于本振光RIN时,信号光功率越大相干平衡探测系统输出信号噪声改善效果越好,此时若本振光功率高于信号光功率,则相干平衡探测输出信号信噪比会得到改善。当激光器间存在0.1 GHz频率差时,相干平衡探测输出信号信噪比改善效果会得到提升。平衡探测法相比传统反馈法,可以有效减少外来电信号的接入,总结了平衡探测法抑制roF链路的最佳工作区域和环境,为对该方法后续的研究改进提供了实验参考。

二维材料异质结因其特有的层状结构和优异的光响应性质, 被认为具有应用于新一代光探测器件的潜力。二维材料家族具有丰富的种类, 因其能带带隙 范围分布广, 光电响应可覆盖从紫外到红外的波谱范围。另外二维材料层间通过范德瓦尔斯力相结合, 因此理论上可以利用不同二维材料层间的范德瓦尔斯力 相互作用制备出多种性能优异的二维材料异质结。近年来有多种二维材料异质结通过机械堆叠法及CVD生长法被制备出来, 且二维材料异质结光探测器在可见 光至远红外波段表现出优异的性质。在这样的研究背景之下, 本文从二维材料异质结的制备、器件制备与器件性能等几个方面综述了近年来二维材料异质结光 探测器的研究进展。