近日，南京邮电大学王永进教授与2014年诺贝尔物理学奖得主天野浩教授合作，基于硅衬底氮化物晶圆，首次获得了直径0.8mm、2μm厚的可转移近紫外同质集成光电子芯片。该研究成果在最新一期的《今日半导体》 （Semiconductor Today）被专题报道。

　　“同质集成”是业界的一个难题。长期以来，光发射、传输、调制和接收器件等分属不同的研究领域，很难将它们集成在同一块芯片上。2015年11月，王永进团队制备了世界上首款同质集成光电子芯片，将可见光的发射、传输、调制和接收功能分区域做在同一个芯片上。王永进介绍说，胃镜检查时，医生会将一个光纤探头和一个光源同时放入患者胃中，有了“同质集成光电子芯片”，可以将探头和光源放在一个芯片上。患者的痛苦将会减轻。

　　2016年2月，王永进在实验中发现，量子阱二极管的光发射谱和探测响应谱存在重叠区。电子注入量子阱二极管产生的高能光子，亦能被吸收激发出电子空穴对生成光电流，量子阱二极管光发射和探测共存的物理现象被首次发现，为“同质集成光电子芯片”获得了理论支撑。

　　2016年3月，王永进团队成功研发全双工可见光通信芯片，解决了通信领域的一个世界性难题。“未来，手机里仅需要安装一块集能源、传感、照明和通信一体的同质集成光电子芯片，就能实现自充电、感知和通信等功能，再也不需要携带充电器、充电宝了。”王永进说。

　　王永进带领团队先后制备了光互联芯片、类脑芯片、物联网芯片等不同种类的芯片，证明“量子阱二极管光发射和光探测共存”的物理现象的普遍存在，回应了学术界的质疑。

　　通过生长不同组分的量子阱结构，调控量子阱二极管器件的发光光谱，能够实现多谱段的发光器件。“我们已将‘同质集成光电子芯片’的研究从可见光波段拓展到紫外光波段，还将研究基于量子阱二极管发光和探测共存现象的红外同质集成光电子芯片。”王永进希望研究成果可以服务于未来社会革命性的变化。

　　据悉，天野浩将在本月召开的Display Week国际会议（洛杉矶）上重点介绍“紫外同质集成光电子芯片”在水净化领域的应用。

　　2014年诺贝尔物理学奖得主中村修二在《应用物理快报》及《光学快报》的文章指出“研究者在同一片硅衬底晶圆上制备了光源、波导和探测器集成的芯片”，认可同质集成光电子芯片成果属于世界首创。

　　两年间，国际半导体行业著名杂志《今日半导体》已经6次专题报道王永进教授团队“同质集成光电子芯片”的系列研究成果，确立了南京邮电大学在该研究领域的国际领先地位。（作者 蒋元 张前）