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中国科大在半导体p-n异质结中实现双向光电流

中国科学技术大学微电子学院龙世兵教授、孙海定研究员团队在氮化镓（GaN）半导体p-n异质结中实现了独特的光电流极性反转（即双向光电流现象）。相关成果以“Bidirectional photocurrent in p-n heterojunction nanowires”为题，于2021年9月23日发表在《自然•电子学》上（Nature Electronics2021, 4, 645-652）。这是中国科大首次以第一作者单位在该期刊上发表研究论文。

基于前期的工作积累，研究人员从GaN基半导体p-n异质结能带结构设计，MBE外延工艺探索及纳米线形貌调控出发，结合DFT第一性原理理论计算优化及半导体表面金属铂（Pt）纳米颗粒定向修饰，成功构建了基于p-AlGaN/n-GaN异质p-n结的光谱可分辨型光电探测器。

该新型器件架构不仅克服了传统固态p-n结光电探测器的功能限制，通过改变半导体材料本身带隙（如组分调控等手段），还可以实现从深紫外到近红外全光谱响应覆盖，有望为便携式光谱仪、液体环境（如水下，生物体内）光电探测和传感、高分辨率多通道光电传感器/成像设备、光控逻辑电路等未来新学科交叉领域带来新的应用突破。

中国科学技术大学微电子学院孙海定研究员为论文通讯作者，微电子学院博士生汪丹浩为论文第一作者，合肥微尺度物质科学国家研究中心胡伟研究员，美国密歇根大学Mi Zetian教授、澳大利亚国立大学傅岚教授（中国科大微电子学院客座教授）参与了项目的联合攻关。此项研究工作得到了国家自然科学基金项目、中科大双一流建设经费、中央高校基本科研基金等专项经费的资助，也得到了中国科大微电子学院、中国科大微纳研究与制造中心、中国科大信息科学实验中心、国家同步辐射实验室和中科院无线光电通信重点实验室的支持。

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制可重构超表面波导开关

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所Amged Alquliah等人报道了一种新概念的可重构超表面波导开关器件，相关研究工作发表在Photonics Research（2021 Vol. 9, Issue 10, pp. 2104-2115）上。

该器件具有在近-可见光谱范围内动态控制导光的功能，通过使用超紧凑主动超表面的可重构和非易失性（1×2）开关来验证。该开关由两组二氧化钛（TiO2）和三硫化锑（Sb2S3）组成的纳米棒阵列组成，三硫化锑是一种低损耗的相变材料（PCM），图案位于氮化硅波导上。该超表面创建了一个有效的多模干涉仪，在波导的末端形成输入模式的图像，并根据PCM纳米棒的相位将该图像路由到一个输出端口。值得注意的是，与其它基于PCM的开关相比，该研究团队设计的基于1×2超表面具有5.5 μm的超紧凑耦合长度和超高的带宽（22.6 THz）。此外，该器件在近-可见区域表现出低损耗（1 dB）和低窜扰（11.24 dB）。该研究装置为实现紧凑和高效的波导路由器和开关铺平了道路，在量子计算、神经形态光子网络、生物医学传感和光遗传学领域具有巨大应用潜力。