中國科學(xué)院金屬研究所在新型光電子器件領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，成功研制出一種集光探測與光調(diào)控于一體的雙重功能光電子器件。該研究突破了傳統(tǒng)器件單一功能的局限，為下一代智能光電子系統(tǒng)的發(fā)展提供了全新的技術(shù)路徑。

長期以來，光探測與光調(diào)控器件在光通信、傳感、成像等領(lǐng)域各自扮演關(guān)鍵角色，但通常需要分立元件組合實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能，導(dǎo)致系統(tǒng)集成度低、能耗高、響應(yīng)速度受限。金屬所研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地利用二維材料異質(zhì)結(jié)與金屬微納結(jié)構(gòu)的協(xié)同效應(yīng)，在單一器件平臺上實(shí)現(xiàn)了高靈敏度的光電信號探測與高效率的光信號動態(tài)調(diào)制。實(shí)驗(yàn)表明，該器件在近紅外波段的光響應(yīng)度達(dá)到傳統(tǒng)器件的3倍以上，同時可通過外部偏壓實(shí)現(xiàn)光傳輸強(qiáng)度超過90%的連續(xù)可調(diào)，其響應(yīng)時間縮短至納秒量級。

這一突破得益于團(tuán)隊(duì)在材料設(shè)計(jì)與器件物理方面的深度交叉：通過精確控制二硫化鉬/二硒化鎢范德華異質(zhì)結(jié)的能帶對齊，優(yōu)化了光生載流子的分離效率；結(jié)合表面等離激元共振結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，顯著增強(qiáng)了光與物質(zhì)的相互作用強(qiáng)度。特別值得關(guān)注的是，研究人員首次在該類器件中實(shí)現(xiàn)了光探測與調(diào)制功能的電學(xué)解耦控制，使得兩種工作模式可獨(dú)立切換而不互相干擾，這為構(gòu)建多功能可重構(gòu)光電子芯片奠定了基礎(chǔ)。

該成果已發(fā)表于《自然·通訊》期刊，評審專家認(rèn)為“這項(xiàng)研究為解決光電子系統(tǒng)功能集成瓶頸提供了顛覆性思路”。目前，研究團(tuán)隊(duì)正與產(chǎn)業(yè)界合作推進(jìn)器件的小型化與陣列化研究，未來有望應(yīng)用于自動駕駛激光雷達(dá)、量子信息處理系統(tǒng)及可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備等領(lǐng)域。隨著5G/6G通信與人工智能技術(shù)對光電子器件提出更高要求，此類多功能集成器件將為突破現(xiàn)有技術(shù)框架、實(shí)現(xiàn)器件級智能光處理開辟重要方向。