我院在光学与光子学领域权威期刊《Optics Express》发表研究论文——《Physical models and numerical modeling for 280 nm AlGaN-based emission-and-detection dual functional integrated devices by managing hole transport and recombination》。

紫外光无线通信技术具有抗电磁干扰能力强、通信速率快和被探测概率低的优势，支持非视距通讯和灵活组网，具有广阔的应用前景和研究价值。研究表明，量子阱结构存在发光与探测共存现象，采用相同工艺制程可以实现同质集成光电子芯片，实现通信与感知功能。然而，由于斯托克斯位移（Stokes shift）——发光谱与探测谱二者空间分离、重叠区域占比小，同质集成光电子芯片面临光电耦合效率低问题。为此，该研究通过构建面向AlGaN基多量子阱紫外发光和紫外探测的物理模型，通过调控载流子输运行为与复合机制，缓解斯托克斯位移、提高集成芯片光电耦合效率。具体而言，由于空穴迁移率低于电子迁移率，该研究提出沿着[0001]晶向将有源区划分为宽阱探测区（Region I）和窄阱发光区（Region II）。相比基准器件R，设计器件A的发光谱由于量子尺寸效应发生蓝移，从而增加了发光谱与探测谱的重叠率、缓解斯托克斯位移，提高光电流。进一步地，该研究通过调整发光区量子垒层的组分渐变方式（即器件A1和A2），将空穴有效地限制在发光区，从而进一步地提升片上集成芯片的光电耦合效率。该研究为同质集成光电子芯片的发展提供了物理理解和解决方案。

本论文的第一作者为广东工业大学集成电路学院田康凯教师，张紫辉教授为通讯作者。广东工业大学集成电路学院为论文第一完成单位。

[1] Tian, Kangkai; Pei, Zhengwang; Feng, Silu; Chu, Chunshuang; Huang, Fuping; Zhang, Yonghui; Sun, Xiao wei; Zhang, Zi-hui. Physical models and numerical modeling for 280 nm AlGaN-based emission-and-detection dual functional integrated devices by managing hole transport and recombination. OPTICS EXPRESS, 2025, 33(5):10609-10620.