近日，基礎(chǔ)與前沿研究院巫江教授團(tuán)隊在國際著名期刊《Nature Photonics》（自然·光子學(xué)）上發(fā)表了題為“High-bandwidth perovskite photonic sources on silicon”的研究論文，為鈣鈦礦材料的應(yīng)用和發(fā)展提供了重要突破，為光通信和其他高速器件設(shè)計與制備提供了全新的思路和可能性。

電子科大基礎(chǔ)與前沿研究院任翱博和劍橋大學(xué)Hao Wang為本文共同第一作者，電子科技大學(xué)巫江、劍橋大學(xué)Qixiang Cheng、牛津大學(xué)Henry J. Snaith和薩里大學(xué)Wei Zhang為共同通訊作者。電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院為論文第一作者單位。

半導(dǎo)體光源在低成本物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)、可見光通信和光互聯(lián)等應(yīng)用中有巨大的發(fā)展?jié)摿?。金屬鹵化物鈣鈦礦材料在高性能光伏、光電探測器和LED等領(lǐng)域展示了多樣化的應(yīng)用潛力，有望解決目前在硅基光源中所面臨的挑戰(zhàn)，推動低成本片上光互聯(lián)等相關(guān)應(yīng)用的發(fā)展。

然而，實(shí)現(xiàn)高速片上鈣鈦礦光源仍面臨諸多難題，從材料到器件水平的相關(guān)調(diào)制機(jī)制尚未完全探明。其中，第一個主要問題是鈣鈦礦中的復(fù)合動力學(xué)如何影響時間相關(guān)常數(shù)和調(diào)制性能。另一個挑戰(zhàn)則是需要解決器件不平衡的載流子注入、高耦合損耗和熱管理等問題。

在這項(xiàng)工作中，團(tuán)隊提出了一種在硅基底上實(shí)現(xiàn)高速鈣鈦礦光源的通用設(shè)計方法，并首次揭示了材料本征調(diào)制性能相關(guān)的不同載流子濃度下的復(fù)合行為。該研究團(tuán)隊設(shè)計了基于Fabry–Pérot微腔的低RC時間常數(shù)器件架構(gòu)，展示了一種具有高出光耦合效率的鈣鈦礦器件。

他們實(shí)現(xiàn)了高達(dá)42.6 MHz的器件調(diào)制帶寬和超過50 Mbps的傳輸碼率。進(jìn)一步分析表明，該鈣鈦礦材料體系的本征調(diào)制帶寬有望超過GHz水平。這項(xiàng)研究拓展了鈣鈦礦材料體系的動力學(xué)認(rèn)知及其調(diào)制帶寬的操控邊界。

該項(xiàng)工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委、EPSRC等多項(xiàng)基金資助。（來源：電子科大基礎(chǔ)與前沿研究院）

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