微納光電子技術研究進展

 

王冰  張旭琳 黃海漩  程冠曉  徐平* 

微納光電技術研究所，電子科學與技術學院，深圳大學，中國深圳，518060

 

 

摘要：微納光電子技術是當今國際上熱點科學研究領域之一，在光電子器件日趨集成化和精密化的發展中擔當非常重要的角色。它所研究的是在微納尺度下光電子的運動傳輸特性、光電子與物質的相互作用規律、相關的操控及其應用技術等。許多經典理論在微納尺度下已不再適用，取而代之的近年來發展的微納光學、微納電子學理論。其理論涉及微納尺度電子、光子與物質相互作用的各種物理規律和現象，如量子限域理論、量子隧道效應及界面效應等。其內容交叉性強,涵蓋了電子學、光學、化學、物理學以及材料科學與制造技術等，是一門綜合性的前沿技術。本文首先介紹了目前主流的幾類微納光電材料及響應器件，繼而聚焦于了本實驗在該領域的所開展的特色工作及近年來取得的主要進展。

關鍵詞： 二元光學；PS變換；微光學導光板；微光學平面集成相關器；低維半導體納米材料。

 

引言

       目前，人類社會正在進入一個全新的信息化和網絡化的時代。信息化社會的急速到來，既給作為信息科學技術支撐的微納光電子技術的發展帶來了新機遇，同時又對它們今后的發展提出了新的挑戰。微納光電子技術是當今國際上熱點科學研究領域之一，在光電子器件日趨集成化和精密化的發展中擔當非常重要的角色。它所研究的是在微納尺度下光電子的運動傳輸特性、光電子與物質的相互作用規律、相關的操控及其應用技術等。本技術旨在基于現代微納光學和電子學原理，挑戰相關的、具有重要社會或經濟價值的技術問題，包括微納光電子材料技術以及微納光電子器件的制造和診斷技術等。
 

1.1 微光學器件

       微光學元件具有微型化、輕型化、可復制、價格低、可設計產生任意形狀的波前，可把多種功能集中于一個器件上等其它器件不可比擬的優點。
 

1.2 微納發光材料和器件

       微納發光材料主要采用微納顆粒作為發光基質，包括純的及摻雜的微納半導體發光材料，稀土離子及過度金屬離子摻雜的納米氧化物、硫化物、復合氧化物、及各種微納無機鹽發光材料等。微納發光材料主要用于各種微納發光器件如微納發光二極管或微納激光器的設計及制備，它可以實現宏觀塊體材料所不具備的發光性質。
 

1.3 微納光波導材料及器件

      微納光纖是微納光波導材料的典型代表。按照材料劃分，微納光纖可分為玻璃光纖（包括石英系玻璃光纖光纖、鹵化物玻璃光纖及硫系玻璃光纖）、塑料光纖、晶體光纖等。
      微納光纖器件包括光纖無源器件（分為光纖連接器、光纖耦合器、光隔離器、光波分復用器和解復用器、光開關、光衰減器、光纖光柵、光纖濾波器等）、光纖激光器、光纖放大器等。