电子科大在钙钛矿材料应用和发展研究领域取得重要突破

近日，基础与前沿研究院巫江教授团队在国际著名期刊《Nature Photonics》（自然·光子学）上发表了题为“High-bandwidth perovskite photonic sources on silicon”的研究论文，为钙钛矿材料的应用和发展提供了重要突破，为光通信和其他高速器件设计与制备提供了全新的思路和可能性。

电子科大基础与前沿研究院任翱博和剑桥大学Hao Wang为本文共同第一作者，电子科技大学巫江、剑桥大学Qixiang Cheng、牛津大学Henry J. Snaith和萨里大学Wei Zhang为共同通讯作者。电子科技大学基础与前沿研究院为论文第一作者单位。

半导体光源在低成本物联网通信系统、可见光通信和光互联等应用中有巨大的发展潜力。金属卤化物钙钛矿材料在高性能光伏、光电探测器和LED等领域展示了多样化的应用潜力，有望解决目前在硅基光源中所面临的挑战，推动低成本片上光互联等相关应用的发展。

然而，实现高速片上钙钛矿光源仍面临诸多难题，从材料到器件水平的相关调制机制尚未完全探明。其中，第一个主要问题是钙钛矿中的复合动力学如何影响时间相关常数和调制性能。另一个挑战则是需要解决器件不平衡的载流子注入、高耦合损耗和热管理等问题。

在这项工作中，团队提出了一种在硅基底上实现高速钙钛矿光源的通用设计方法，并首次揭示了材料本征调制性能相关的不同载流子浓度下的复合行为。该研究团队设计了基于Fabry–Pérot微腔的低RC时间常数器件架构，展示了一种具有高出光耦合效率的钙钛矿器件。

他们实现了高达42.6 MHz的器件调制带宽和超过50 Mbps的传输码率。进一步分析表明，该钙钛矿材料体系的本征调制带宽有望超过GHz水平。这项研究拓展了钙钛矿材料体系的动力学认知及其调制带宽的操控边界。

该项工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、EPSRC等多项基金资助。（来源：电子科大基础与前沿研究院）

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