Small:用于自变压光信息传输系统的基于二维材料的GaN新型异质结构

如今,物联网正在深刻地影响着我们的社会,其不断创新成为不可逆转的趋势。一般而言,物联网技术的基本运行模式是借助无线射频信息传输系统和传统的光信息传输技术有效传输信息。然而,传输效率低和频率资源有限,限制了射频信息传输系统在物联网中的许多可能应用。另一方面,传统的光信息传输技术需要使用特殊的传输介质或开发复杂的编码/解码技术来实现有效和安全的信息传输。同时,传统光信息传输所必需的极其复杂的驱动电路增加了系统的额外功耗。幸运的是,新兴的基于LED的可见光信息传输技术可以有效改善上述困境,可见光信息传输技术不仅能够高效、快速地传输大量信息和非辐射数据,而且拥有更加丰富的频率资源。

近年来,随着可穿戴技术的发展,未来柔性半导体技术将逐步成为主流,柔性氮化物薄膜的制备成为热点。在传统的主流工艺中,由于大尺寸的氮化物衬底成本高昂,氮化物薄膜都是在蓝宝石、硅等异质材料衬底上进行外延的。但是衬底与氮化物之间存在严重的晶格失配,使得外延GaN 薄膜内具有很大的应力,并产生众多的穿透位错,导致LED器件发光效率降低。因此,生长出低应力、高质量的GaN薄膜对于LED性能的提升尤为重要。

最近,西安电子科技大学郝跃院士团队通过优化石墨烯上GaN的生长方法,设计了一种基于二维材料的GaN新型异质结构,该新型结构的GaN基LED可用于制备柔性的高稳定性自变压光信息传输集成系统。在此系统中,供能的超级电容器同时作为压力传感器,将外界施加的压力信息转化为存储在超级电容器中的电信号,随后驱动 LED将电信息以光的形式传输,最终实现了高效、节能、安全、简单的光信息传输集成系统。这样的集成系统扩宽了二维材料上氮化物的新型结构运用场景,验证了基于该新型结构和超级电容器的整个系统在光通信领域的应用。上述工作得到了宽禁带半导体材料教育部重点实验室,陕西省石墨烯联合实验室的平台支持。

作者简介

张进成:西安电子科技大学微电子学院教授,校长助理兼科研院院长,教育部长江学者特聘教授,国家杰出青年基金项目和国家万人计划领军人才。课题组研究方向为宽禁带半导体材料与器件,石墨烯及二维半导体材料与器件等。发表学术论文300 余篇,授权国家发明专利100 余项,出版专著3 部。先后获得国家技术发明二等奖2 项,国家教学成果一等奖1 项,省部级科技一等奖6 项。

宁静:美国德克萨斯大学联合培养博士,华山学者菁英教授,研究方向为新型半导体材料与器件、电路系统,石墨烯类二维材料与功能器件。在国际高水平学术期刊发表SCI一作或通讯作者论文共40 篇,授权第一发明人国家发明专利13 项及国际专利4 项。

论文信息:

Flexible High-Stability Self-Variable-Voltage Monolithic Integrated System Achieved by High-Brightness LED for Information Transmission

Yanqing Jia, Haibin Guo, Jing Ning*, Jincheng Zhang*, Dong Wang, Boyu Wang, Haidi Wu, Xue Shen, Chi Zhang, Yue Hao

Small

DOI: 10.1002/smll.202105207

原文链接:https://doi.org/10.1002/smll.202105207