嘉善復旦研究院與復旦大學研發全無機鈣鈦礦集成光科技

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、強抗干擾及豐富的調制策略，對于拓展未來信息處理與計算科學領域具有關鍵作用。全無機鈣鈦礦成為研究熱點，因其優異的光電性能和可調控的能隙，特別適合應用于太陽能發電、發光二級管及激光器等領域。

近期，浙江嘉善復旦研究院聯合復旦大學研發的基于全無機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”為題發表于《自然·通訊》雜志。他們采用精細調整材料微觀結構和光學性質的方式，成功融合了各類光子組件，如微激光器、光波導、調制器和探測器，為實現高度集成的光子電路和芯片提供了新的途徑。

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

研究團隊利用化學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在薄膜上精密成型各種微納結構，從而制成的微米線激光器表現出極度的相干光子激射特性，激發閾值已達 48.7μJ/cm2，品質因子高達2，460。以此為基礎，研究人員又制出了諸多多功能集成光子器件，比如波導耦合器、Y形分束器、X型耦合器以及馬赫-曾德爾干涉儀等。

此項研究所揭示的不僅僅是無機鈣鈦礦在傳統光電器件方面的應用價值，如在光子芯片中承擔信號生成、傳遞、分離及調制等任務，更展現了單晶薄膜作為光源和操控元件在半導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合，執行更加復雜的光信號處理和邏輯運算，為集成光子學和量子信息科技的發展開拓新方向，涵蓋了新型光子計算、量子通信和傳感技術等。

研究團隊認為，此此次研究成功主要源于跨學科間密切協作以及尖端生產工藝。未來將會繼續深入探索無機鈣鈦礦的未知功能及其應用，期望在光子學和光電子學領域取得更大突破。