摩爾定律逐漸衰退之際，高效的有源片上集成光子器件因其高速率、低能耗、強(qiáng)抗干擾及豐富的調(diào)制策略，對(duì)于拓展未來信息處理與計(jì)算科學(xué)領(lǐng)域具有關(guān)鍵作用。全無機(jī)鈣鈦礦成為研究熱點(diǎn)，因其優(yōu)異的光電性能和可調(diào)控的能隙，特別適合應(yīng)用于太陽能發(fā)電、發(fā)光二級(jí)管及激光器等領(lǐng)域。

近期，浙江嘉善復(fù)旦研究院聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)研發(fā)的基于全無機(jī)鈣鈦礦的多功能集成光子器件問世，文章以“Inorganic Perovskite-Based Active Multifunctional Integrated Photonic Devices”為題發(fā)表于《自然·通訊》雜志。他們采用精細(xì)調(diào)整材料微觀結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的方式，成功融合了各類光子組件，如微激光器、光波導(dǎo)、調(diào)制器和探測器，為實(shí)現(xiàn)高度集成的光子電路和芯片提供了新的途徑。

這篇論文由嘉善復(fù)旦研究院特聘專家、復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院季力教授以及胡申青年研究員，孫清清教授共同擔(dān)任通訊作者，復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院王俊副研究員亦參與撰寫，第一作者是來自復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院的博士研究生韓琦。

研究團(tuán)隊(duì)利用化學(xué)氣相沉積法生長良好的銫鉛溴（CsPbBr3）單晶鈣鈦礦薄膜，借助聚焦離子束刻蝕技術(shù)在薄膜上精密成型各種微納結(jié)構(gòu)，從而制成的微米線激光器表現(xiàn)出極度的相干光子激射特性，激發(fā)閾值已達(dá) 48.7μJ/cm2，品質(zhì)因子高達(dá)2，460。以此為基礎(chǔ)，研究人員又制出了諸多多功能集成光子器件，比如波導(dǎo)耦合器、Y形分束器、X型耦合器以及馬赫-曾德爾干涉儀等。

此項(xiàng)研究所揭示的不僅僅是無機(jī)鈣鈦礦在傳統(tǒng)光電器件方面的應(yīng)用價(jià)值，如在光子芯片中承擔(dān)信號(hào)生成、傳遞、分離及調(diào)制等任務(wù)，更展現(xiàn)了單晶薄膜作為光源和操控元件在半導(dǎo)體集成光子器件中的潛力，提供了未來集成光子芯片的新型材料體系和制備策略。此外，這些光子器件還能夠與其它功能單元結(jié)合，執(zhí)行更加復(fù)雜的光信號(hào)處理和邏輯運(yùn)算，為集成光子學(xué)和量子信息科技的發(fā)展開拓新方向，涵蓋了新型光子計(jì)算、量子通信和傳感技術(shù)等。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，此此次研究成功主要源于跨學(xué)科間密切協(xié)作以及尖端生產(chǎn)工藝。未來將會(huì)繼續(xù)深入探索無機(jī)鈣鈦礦的未知功能及其應(yīng)用，期望在光子學(xué)和光電子學(xué)領(lǐng)域取得更大突破。