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发布人： | 发布时间：2026-05-13
近期，深圳技术大学集成电路与光电芯片学院（ICOC）在多个前沿研究方向取得了一系列重要进展，展现了学院的创新活力与科研实力。从量子点发光增强到自旋波激发、从神经形态计算到太赫兹探测、从二维材料生长到光电集成器件，各研究团队围绕国家战略需求与产业关键问题展开攻关，在《The Innovation》《Advanced Functional Materials》《Nano Energy》《ACS Nano》等国际高水平期刊上发表多项标志性成果。
唐浩东助理教授团队
研究工作1：
提出SAM协同界面调控，抑制暗电流，构筑高性能CMOS兼容倒置PbS探测器
面对倒置结构PbS量子点短波红外探测器在低温CMOS工艺条件下界面复合严重、暗电流高、性能显著劣于正置结构这一长期制约产业化集成的关键问题，课题组围绕空穴传输层界面工程开展系统研究，提出了一种NiOₓ / PbS-EDT / 自组装单分子层（SAM）协同调控的多层HTL架构。该工作系统引入2PACz与MeO-2PACz两类磷酸基SAM，通过化学键合钝化 PbS-EDT 氧化缺陷、构建界面偶极并增强电子阻挡能力的双重机制，在不增加高温或真空工艺复杂度的前提下，实现了界面复合抑制与载流子输运的精细平衡。研究结合接触角、GISAXS、TR-PL、SCLC、EIS、噪声谱密度等多维表征手段，从薄膜堆积、界面态密度、载流子动力学到器件噪声源进行了系统剖析，明确揭示了不同 SAM 分子在“提升 EQE”与“抑制暗电流”之间的差异化调控作用。最终，器件在 1200 nm 波段实现 最高 53% 的外量子效率，在 −0.5 V 偏压下将暗电流密度降至220nA cm⁻²，获得 1.64 × 10¹² Jones 的比探测率，在同等测试条件和光谱范围内达到倒置 PbS 量子点探测器的领先水平，并在 TFT 阵列上成功实现短波红外成像验证，充分展示了其 CMOS/ROIC 兼容潜力。该工作针对当前量子点红外成像“从单器件性能向可集成阵列过渡”的关键窗口期，提供了一套低成本、可复制、具备工程可行性的界面解决方案。
相关成果以 “Self-assembled monolayer-modified hole transport layers for high-performance CMOS-compatible PbS quantum dot photodetectors” 为题，发表于Nano Research（2025）。深圳技术大学为论文第一完成单位，集成电路与光电芯片学院唐浩东、新材料与新能源学院唐泽国、湖北大学材料科学与工程学院郑科宇、工程物理学院陈威为论文通讯作者。
卢金龙助理教授团队
研究工作1：
首次将MoTe₂直接集成于TFLN光栅耦合器，实现原位探测，开辟高集成光接收芯片新路径
深圳技术大学卢金龙、李惠、项炳锡等人在材料与光学交叉领域知名期刊《Advanced Optical Materials》上发表了题为《Direct Integration of MoTe₂ Onto Thin-Film Lithium Niobate Grating Couplers for On-Chip Photodetection》的研究论文。该工作首次成功将二维材料MoTe₂光电探测器直接集成在薄膜铌酸锂（TFLN）光栅耦合器界面，为构建高性能、紧凑型、单片式TFLN光接收芯片开辟了全新路径。
薄膜铌酸锂作为极具前景的下一代集成光子平台，其本身不具备光电探测能力是制约其实现全功能光电集成的主要瓶颈。传统方案多采用倒装方式集成III-V族半导体探测器，工艺复杂且难以实现高密度集成。二维材料凭借其原子级厚度、优异的电光特性及范德华集成优势，为异质集成提供了新思路，然而此前的研究多集中于波导集成，尚未涉足光栅耦合器这一关键光纤-芯片接口。
本工作创新性地将MoTe₂光电探测器直接构筑于TFLN光栅耦合器之上，利用光栅衍射后光场局域的特性，实现了光耦合与探测功能的原位结合。实验制备的器件在0V偏压下暗电流低至约0.04 nA，在1.0V偏压下最高响应度达到6.5 mA W-1。尽管当前响应度仍有提升空间，但该方案展现出显著的集成度优势与工艺简化潜力，器件尺寸远小于商用翻片键合探测器。同时，该设计充分利用了光栅固有的偏振选择性，为未来开发片上偏振分辨探测器奠定了基础。
这项工作不仅验证了光栅耦合器作为二维材料集成位点的可行性，更展示了一条超越传统波导集成与倒装集成探测器限制的新技术路线，推动了TFLN平台向多功能、高集成度光电系统的发展，对高速光互连、传感及量子信息处理等领域具有重要意义。
研究工作2：
首次将拓扑保护态引入多层薄膜，实现高纯度高亮度可调谐透射结构色，突破传统性能瓶颈
深圳技术大学集成电路与光电芯片学院卢金龙、李惠等研究人员在光学领域著名期刊《Optics Express》上发表了题为《Tunable topologically protected transmissive structural colors in layered film structures with high purity and brightness》的研究论文。该工作首次将拓扑光子学中的拓扑保护态引入多层薄膜结构色设计，实现了高纯度、高亮度、可调谐的透射式结构色，为下一代显示、传感与光学器件提供了新的技术路径。
传统结构色技术多基于法布里-珀罗腔或光子晶体共振，常受限于较高的光学损耗、较宽的共振峰及旁带干扰，制约了颜色纯度和亮度进一步提升。本研究创新性地在一维SSH拓扑模型基础上，通过在具有不同Zak相的多层薄膜界面处构造拓扑保护态，利用其低损耗、高局域的特性，成功在可见光范围内实现了单一、尖锐的共振透射峰。
研究团队通过优化单元厚度、界面结构与折射率等多个自由度，在仿真中实现了半高全宽低至约12 nm的窄带共振，透射效率超过99%，色域覆盖达到156% sRGB，颜色纯度最高达89.9%。实验方面，采用TiO₂/SiO₂多层薄膜在玻璃基板上制备样品，实测透射率高达94.5%，半高全宽约20 nm，性能显著优于近年来报道的多层薄膜结构色方案。
该工作不仅为高纯度结构色的设计提供了全新思路，还展现出良好的角度稳定性与制备容差，具备规模化生产的潜力。未来结合活性材料集成，有望进一步拓展其在动态显示、光学传感、可穿戴设备等领域的应用。
集成电路与光电芯片学院此次集中呈现的多项研究成果，不仅反映了学院在基础研究与应用探索方面的深厚积累，也彰显了其在推动光电融合、材料-器件协同设计、绿色电子与智能系统等方向上的积极布局。未来，学院将继续围绕“芯光融合、交叉创新”的发展主线，深化产学研合作，加强人才培养与平台建设，致力于在集成电路、光电芯片及相关前沿领域实现更多突破，为我国高水平科技自立自强与产业升级贡献智慧与力量。