近日，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所科研團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種具有新信號(hào)處理行為的光控二極管，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review）。
未來(lái)集成電路的發(fā)展將呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢(shì)，其中光電芯片可實(shí)現(xiàn)光傳輸及信息處理功能。通過(guò)與現(xiàn)代電子芯片技術(shù)的底層融合，支撐未來(lái)大容量、低功耗、集成化與智能化信息芯片技術(shù)的發(fā)展需求。二極管作為一種重要的基本電學(xué)元件，在集成電路、大功率驅(qū)動(dòng)、光學(xué)成像等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)和功能也十分豐富。
光電探測(cè)器是一類(lèi)通過(guò)電信號(hào)探測(cè)光信號(hào)的重要半導(dǎo)體器件，包括光電二極管、光電晶體管和光電導(dǎo)等。盡管種類(lèi)繁多，但光電探測(cè)器的信號(hào)狀態(tài)在光照前后可歸納為全關(guān)態(tài)（0,0）、全開(kāi)態(tài)（1,1）以及整流態(tài)（0,1）或（1,0）三類(lèi)（如圖）。
光電探測(cè)器件的基本電流狀態(tài)（金屬所供圖）
據(jù)了解，已往的光電探測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)兩種狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換，以光電二極管為代表的器件實(shí)現(xiàn)由整流態(tài)向全開(kāi)態(tài)轉(zhuǎn)換，以及以光電導(dǎo)和光電晶體管為代表的器件實(shí)現(xiàn)由全關(guān)態(tài)向全開(kāi)態(tài)轉(zhuǎn)換。從圖中的電學(xué)行為的完備性出發(fā)，理論上應(yīng)存在一類(lèi)由全關(guān)態(tài)向整流態(tài)轉(zhuǎn)換的新型器件。
中國(guó)科學(xué)院金屬研究所的研究人員通過(guò)異質(zhì)結(jié)的設(shè)計(jì)與構(gòu)筑，使得器件獲得了新型光電整流特性，光照條件下電流狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了由全關(guān)態(tài)向整流態(tài)的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而構(gòu)筑出無(wú)需選通器件的光電存儲(chǔ)陣列。
基于器件對(duì)不同波長(zhǎng)和強(qiáng)度光信號(hào)響應(yīng)的差異，研究人員演示了陣列對(duì)光信號(hào)的探測(cè)及處理功能，表明了光控二極管具有實(shí)現(xiàn)高集成度、低功耗和智能化光電系統(tǒng)的極大潛力。
