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上海交大但亞平課題組最新研究成果在《物理評論快報》發(fā)表
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上海交大但亞平課題組最新研究成果在《物理評論快報》發(fā)表 2024年05月11日 責任編輯：阮蝶 孫佳 近日，上海交通大學密西根學院教師但亞平課題組在國際頂級期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發(fā)表其最新研究成果“Analytical impact excitation of Er/O/B co-doped Si light emitting diodes”（摻Er/O/B單晶硅發(fā)光二極管的碰撞激發(fā)數(shù)學解析理論研究），論文揭示了雜質在半導體中的碰撞激發(fā)原理，建立了硅中鉺離子發(fā)光內量子效率的解析表達式，為硅基發(fā)光二極管器件性能設計提供了理論依據(jù)。 但亞平為論文的通訊作者，博士生王曉明為論文第一作者，研究工作參與人包括上海光機所何佳晶副研究員、溥淵未來技術學院鮑華教授以及博士研究生王奧和盛宇飛、中科院技術物理所胡偉達教授及博后張坤、浙江大學金潮源教授等。 202405101.jpg 碰撞激發(fā)原理和摻鉺PN結二極管反偏發(fā)光的近紅外照片（右下角） 計算機芯片構建在硅晶圓上，因此現(xiàn)有的大部分芯片技術都是為硅基器件而開發(fā)。然而，由于電子速度相對較低，現(xiàn)有電子芯片技術信號處理速度已接近極限。光傳輸速度比任何粒子（包括電子）都要更快，利用光來傳輸和處理信號會大幅提高芯片的速度。因此，利用現(xiàn)有芯片技術開發(fā)硅基光電器件（特別是硅基發(fā)光二極管），構建光電混合集成芯片，是未來先進芯片技術的必然選擇。 但是，硅是一種效率極低的發(fā)光材料，開發(fā)高效的硅發(fā)光二極管是過去幾十年人們一直面臨重大挑戰(zhàn)。由于鉺離子能發(fā)射通訊波段光子，由此構建的光電芯片可以與現(xiàn)有光纖通訊網(wǎng)絡互聯(lián)，因此在硅中摻雜鉺離子是一種極具前景的實現(xiàn)硅基發(fā)光器件的方法。 一般而言，二極管在正向偏置條件下發(fā)光效率高（如LED照明燈）。但摻鉺的硅基二極管正偏發(fā)光效率卻很低，反偏發(fā)光效率相對較高（仍不足以達到商業(yè)應用的要求）。過去幾十年，人們對這一現(xiàn)象背后的原理一直不清楚，這種狀態(tài)不利于進一步提高這種器件的發(fā)光效率，進而發(fā)展光電混合集成芯片技術。在最新一期《物理評論快報》（Physical Review Letters）上，但亞平課題組提出了一種新型摻鉺硅碰撞發(fā)光理論，該理論揭示了摻鉺的硅基發(fā)光二極管在反偏條件下的器件物理原理。但亞平教授表示：“令人興奮的是這一理論可以指導我們開發(fā)更高效的硅基通訊波段光源，甚至是用于量子芯片的單光子源�！� 作者簡介 王曉明.jpg 王曉明，上海交通大學密西根學院博士生，校優(yōu)秀畢業(yè)生，研究領域為通訊波段硅基光源。 通訊作者簡介 2021-03-17-01947-150x190.jpg 但亞平，上海交通大學密西根學院教授、博士生導師、英國工程與技術學會會士。 但亞平教授先后獲西安交通大學、清華大學、美國賓夕法尼亞大學學士、碩士和博士學位。博士畢業(yè)后，在美國哈佛大學從事博士后研究，隨后加入上海交大密西根學院任教至今。先后入選國家海外高層次人才計劃（青年組）和上海市浦江人才計劃，目前擔任學術期刊《AIP Advances》副編輯。研究工作主要集中在全硅基光電子和單原子電子學，為未來先進集成電路和量子計算機技術提供關鍵器件解決方案。 |
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