交汇点讯 近日，西北工业大学常务副校长、南京工业大学先进材料研究院院长黄维院士，与世界顶尖年轻大学之一的瑞典林雪平大学专家及深圳大学教授合作，在国际顶级期刊《自然?电子学》上发表钙钛矿光电子领域研究重大进展成果——“利用相同的两个钙钛矿二极管实现双向光信号传输”。应用此项研究成果，可让LED灯泡承担无线路由器功能，不仅保密性更好，通讯速度也可以更快。
双向光信号传输通常需要两边各一组不同的信号接收器与信号放射器。若能够将信号接收与发射功能集成到同一个器件上，就可帮助实现集成器件的小型化或更高密度的器件集成，从而降低成本。
铅卤化物钙钛矿材料是近些年来迅速发展起来的一类廉价且光电性能良好的半导体材料，已在发光二极管与光电探测器等领域展示出了不俗性能。不仅如此，钙钛矿材料还能够对自己发出的光进行响应。这些优良性质，满足了通过单一双功能器件实现双向信号传输的前提条件。然而，如何把材料优势变成应用优势，即制备同时具有高性能光发射与光响应的钙钛矿二极管器件，却是有待科学家破解的一道难题。
西北工业大学常务副校长、南京工业大学先进材料研究院院长黄维院士团队与瑞典林雪平大学、深圳大学相关专家联合开展的“利用相同的两个钙钛矿二极管实现双向光信号传输”研究，破解的就是上述难题。其研究成果作为一种新型的双功能钙钛矿器件，同时具备了目前钙钛矿领域最高效的发光性能与最灵敏的光检测性能。通过调节偏压，该器件还可以实现两种功能的自由切换。基于这一兼具高性能与高响应速度的二极管器件，研究小组通过两个相同的器件实现了双向的信号传输功能，并在实时脉搏监测中得到验证。
此项研究主力专家、领军西北工业大学柔性电子研究院和南京工业大学先进材料研究院的黄维院士，作为国际上钙钛矿发光研究领域的开拓者之一，长期致力于钙钛矿发光材料的开发、机理研究与新应用探索。“这项研究成果就得益于课题组前期在高效钙钛矿发光器件制备中的经验积累，可以说是研究灵感触发的。”研究团队成员之一、南工大先进材料研究院副院长王建浦教授介绍，前期积累包括“钙钛矿维度调控实现高效发光”、“亚微米结构实现高效光提取”以及“高性能钙钛矿发光二极管的理性分子钝化”研究等。
新发表的这项研究成果，拓展了钙钛矿材料在光电子领域的新应用。“成果应用的主要领域是通讯。”王建浦告诉记者，现在手机、电脑信号的传递都是通过像头发丝粗细的光纤进行的。但是，光纤传递信号也存在保密等问题。因为光纤把信号传到家里后，要跟路由器相连才能无线上网，而路由器密码能被别有用心的人破解。“我们设想用LED灯泡代替路由器，把光通讯直接调制到LED灯泡上，就能实现通讯保密。”王建浦解释，用家里的LED灯泡做信号传递媒介，别有用心的人就没法偷解密码而影响通讯安全。此项研究成果不光在通讯领域，在传感领域也有广阔的应用前景。
交汇点记者 蒋廷玉
