嘉善复旦研究院与复旦大学研发全无机钙钛矿集成光科技

摩尔定律逐渐衰退之际，高效的有源片上集成光子器件因其高速率、低能耗、强抗干扰及丰富的调制策略，对于拓展未来信息处理与计算科学领域具有关键作用。全无机钙钛矿成为研究热点，因其优异的光电性能和可调控的能隙，特别适合应用于太阳能发电、发光二级管及激光器等领域。

近期，浙江嘉善复旦研究院联合复旦大学研发的基于全无机钙钛矿的多功能集成光子器件问世，文章以“Inorganic Perovskite-Based Active Multifunctional Integrated Photonic Devices”为题发表于《自然·通讯》杂志。他们采用精细调整材料微观结构和光学性质的方式，成功融合了各类光子组件，如微激光器、光波导、调制器和探测器，为实现高度集成的光子电路和芯片提供了新的途径。

这篇论文由嘉善复旦研究院特聘专家、复旦大学微电子学院季力教授以及胡申青年研究员，孙清清教授共同担任通讯作者，复旦大学信息科学与工程学院王俊副研究员亦参与撰写，第一作者是来自复旦大学微电子学院的博士研究生韩琦。

研究团队利用化学气相沉积法生长良好的铯铅溴（CsPbBr3）单晶钙钛矿薄膜，借助聚焦离子束刻蚀技术在薄膜上精密成型各种微纳结构，从而制成的微米线激光器表现出极度的相干光子激射特性，激发阈值已达 48.7μJ/cm2，品质因子高达2，460。以此为基础，研究人员又制出了诸多多功能集成光子器件，比如波导耦合器、Y形分束器、X型耦合器以及马赫-曾德尔干涉仪等。

此项研究所揭示的不仅仅是无机钙钛矿在传统光电器件方面的应用价值，如在光子芯片中承担信号生成、传递、分离及调制等任务，更展现了单晶薄膜作为光源和操控元件在半导体集成光子器件中的潜力，提供了未来集成光子芯片的新型材料体系和制备策略。此外，这些光子器件还能够与其它功能单元结合，执行更加复杂的光信号处理和逻辑运算，为集成光子学和量子信息科技的发展开拓新方向，涵盖了新型光子计算、量子通信和传感技术等。

研究团队认为，此此次研究成功主要源于跨学科间密切协作以及尖端生产工艺。未来将会继续深入探索无机钙钛矿的未知功能及其应用，期望在光子学和光电子学领域取得更大突破。