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重庆师范大学宽带隙半导体材料与器件课题组在日盲深紫外光通信领域研究中取得进展
发布时间:2022-08-19

近日,重庆师范大学物理与电子工程学院李万俊教授课题组在日盲深紫外光通信领域研究中取得最新进展。该课题组和郑州大学杨珣副教授合作,基于低成本的磁控溅射技术制备了β-Ga2O3材料,实现了高灵敏和超快响应的β-Ga2O3基日盲深紫外探测器。该工作为未来β-Ga2O3基日盲深紫外光探测器在安全通信中的应用提供了概念证明。相关成果以“High-performance β-Ga2O3-based solar-blind photodetector with ultralow dark current and fast photoresponse for deep-ultraviolet communication”为题发表在《Optical Materials Express》杂志上,并入选该刊“View Top Downloads from January 2022”和“Top Downloads in Semiconductors”。课题组研究生周树仁为论文第一作者,李万俊教授、杨珣副教授、张红老师为共同通讯作者

6G无线通信作为我国新型信息基础设施之一,是打造数字经济新优势、增强经济发展新动能的有力支撑和重要基石。为了满足6G提出的十倍甚至百倍的容量提升诉求,为国家下一代无线通信技术转型奠定基础,必须拓展新型频谱载波资源(太赫兹、可见光、紫外和红外波段),并开展6G超高速传输研究,前瞻布局6G网络技术储备。光通信系统通常依靠光辐射来传输信息,其波长从深紫外(DUV)到红外(IR)不等。与传统的射频无线通信相比,光通信技术作为射频通信的有效补充技术,可以提供更高的通信性能高速、低延迟、绿色、低成本的通信服务。这是由于它的散射和反射能力不受各种地形和地形特征的影响。使用红外通信在光通信技术上是比较成熟的,但是红外通信技术的发展滞后太阳辐射和材料产生的噪声严重限制了红外通信的应用技术。由于其频谱宽,可见光通信技术也得到了广泛的研究。类似于在红外通信中,作为传输距离增大,强烈的背景噪声导致接收到极微弱的光信号。为了抑制杂散背景光,采用了高效的滤光片进行预处理。这包括对接收到的可见光信号进行整形和去噪。然而,多处理过程和高成本意味着可见光通信仍然面临巨大的挑战。众所周知,日盲紫外线(200-280 nm)被臭氧层吸收,所以在这个波段上几乎没有光地球表面。因此,日盲深紫外通信(SDUC)受到广泛关注。高性能日盲紫外探测器的研制是日盲通信技术中必不可少的环节。

为此,本课题组制备了一种基于β-Ga2O3薄膜日盲深紫外光电探测器。该光电探测器具有较高的响应率和探测率,并具有相当大的光暗电流比。更值得注意的是,所制备的日盲光电探测器的暗电流极低(82 fA),响应速度超快(11/240 μs)。此外,课题组首次成功地将β-Ga2O3光电探测器集成到自制的日盲深紫外通信系统中,作为深紫外光信号接收器,用于数字信号的传输,使系统表现出更快的传输速度和出色的精度。


原文连接:https://doi.org/10.1364/OME.449496.