北理工團(tuán)隊在柔性無線光通信方面取得重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2025-02-21 供稿：集成電路與電子學(xué)院 攝影：集成電路與電子學(xué)院
編輯：李曉雨 審核：薛正輝 閱讀次數(shù)：
近日,，北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院柔性電子器件與智造研究所在《Matter》上發(fā)表題為“High-performance 2D perovskite-based flexible photodetectors for optical communication and information encryption”的學(xué)術(shù)論文。論文報道了一種以二維鈣鈦礦柔性光電探測器作為調(diào)制光接收器的光無線通信系統(tǒng),。通過電荷收集窄化原理設(shè)計了具有雙波段響應(yīng)特性的高穩(wěn)定柔性光電探測器,?；谠撎綔y器的優(yōu)異性能，論文提出了一種利用488nm和532nm光作為獨立信息傳輸通道的多路加密通信系統(tǒng),，以提高信息傳輸?shù)陌踩?。此外，設(shè)計的無線光通信系統(tǒng)實現(xiàn)了車輛的實時定位和信息雙向傳輸,，并將光通信結(jié)果實時呈現(xiàn)在用戶界面,。北京理工大學(xué)是第一單位，北京理工大學(xué)碩士研究生馮凱佳為論文的第一作者,，李營副教授和沈國震教授為通訊作者,。
在無線通信技術(shù)迅猛發(fā)展和移動設(shè)備普遍應(yīng)用的背景下，光通信技術(shù)憑借其超高的傳輸速率,、高安全性,、低誤碼率和低成本等優(yōu)點，正成為現(xiàn)代通信研究的研究熱點,。盡管傳統(tǒng)光電探測器技術(shù)已較為成熟,，但其較高的工作電壓、成本壓力及材料脆性等問題,，制約了該技術(shù)在低能耗,、柔性可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的拓展應(yīng)用。值得關(guān)注的是,，二維Ruddlesden-Popper鈣鈦礦材料具有制備工藝簡單,、機(jī)械柔韌性好、光吸收系數(shù)高和載流子壽命長等優(yōu)勢,，這些特性使其在柔性光電探測器領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特的價值,。另外，該材料具有有機(jī)無機(jī)層交替排列的層狀結(jié)構(gòu),，構(gòu)建了天然的分子級防護(hù)屏障,，相比傳統(tǒng)3D鈣鈦礦材料具有更突出的環(huán)境穩(wěn)定性，可有效抵御水氧侵蝕,。
本文提出了一種基于柔性二維Ruddlesden - Popper （RP）鈣鈦礦光電探測器的無線光通信系統(tǒng),。厚度優(yōu)化后的光電探測器具有良好的長時間運行穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和柔性穩(wěn)定性,，在488 nm和532 nm的可見光范圍內(nèi)具有較高的響應(yīng),。在此基礎(chǔ)上，提出了一種多路復(fù)用加密通信系統(tǒng),，利用488 nm和532 nm光作為獨立的信息傳輸通道,，將待傳輸信息編碼為488 nm和532 nm光的混合信號，接收端可以通過特殊密鑰和特殊加密規(guī)則解密真實信息,，顯著提高了信息傳輸?shù)陌踩?。將制備的柔性光電探測器集成到所設(shè)計的光無線通信系統(tǒng)中,，成功實現(xiàn)了車輛的實時定位和信息雙向傳輸，并將光通信結(jié)果實時呈現(xiàn)在用戶界面,。
論文通過材料合成,、實驗探究和理論驗證,，制備了具有優(yōu)異光電性能和高穩(wěn)定性的柔性二維鈣鈦礦光電探測器,，構(gòu)建了一個無線光通信系統(tǒng)，實現(xiàn)了車輛的實時定位和信息雙向傳輸,。該研究為二維鈣鈦礦材料在下一代柔性光電器件中的應(yīng)用開辟了新的道路,，進(jìn)一步推動了光通信技術(shù)的發(fā)展
論文詳情：Kaijia Feng, Ying Li*, Yancheng Chen, Zhongming Wei and Guozhen Shen*, High-performance 2D perovskite-based flexible photodetectors for optical communication and information encryption.
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.101998
附柔性電子器件與智造研究所及論文作者簡介：
柔性電子器件與智造研究所依托北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院，瞄準(zhǔn)國際科技前沿與國家重大需求,，圍繞柔性電子器件與系統(tǒng),，從半導(dǎo)體材料合成、工藝開發(fā),、設(shè)備研制,、系統(tǒng)研制等方面開展系統(tǒng)的前沿基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。通過微電子,、光電子,、量子信息、力學(xué),、仿生,、醫(yī)療等多學(xué)科領(lǐng)域深度交叉，面向柔性薄膜晶體管與應(yīng)用,、柔性光電器件與視覺芯片,、柔性感知與智能機(jī)器人、仿生傳感器與健康醫(yī)療,、柔性多功能集成系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用等多個方面,，努力打造國際一流、獨具特色的柔性智能電子研發(fā)與智造平臺,。研究所目前已經(jīng)形成了由國家級領(lǐng)軍人才為帶頭人,，國家級青年人才等為骨干的學(xué)術(shù)隊伍。研究所多項科研成果在Nature/Science子刊等國際重要學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表,，并多次被Nature子刊,、中央電視臺等學(xué)術(shù)與新聞媒體關(guān)注和報道。
李營,，北京理工大學(xué)預(yù)聘副教授,，博士生導(dǎo)師。主要研究方向為基于金屬鹵化物和氧化物的光電探測器及仿生視覺傳感器研究,。以第一/通訊作者在Adv. Mater.,、Adv. Funct. Mater.,，Light Sci. Appl.等期刊發(fā)表論文20余篇，論文總引用2000余次,，ESI高被引論文3篇,。
沈國震，北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院特聘教授,、博士生導(dǎo)師,，柔性電子器件與智造研究所所長，國家級領(lǐng)軍人才,。長期從事低維半導(dǎo)體材料及相關(guān)柔性電子器件的研究,。以第一完成人身份獲北京市科學(xué)技術(shù)二等獎、中國材料研究學(xué)會科學(xué)技術(shù)一等獎等?，F(xiàn)任英國皇家化學(xué)會會士,、中國材料研究學(xué)會理事。發(fā)表SCI收錄論文300余篇,，獲引用超過3萬,，H-index為97。
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