近日，全国博士后管委会办公室、中国博士后科学基金会公布了2020年度“博士后创新人才支持计划”资助人选名单，申报“全硅基电致激光器”项目的上海交通大学密西根学院何佳晶博士成功入选。
随着集成电路尺寸进一步缩小，电路的工作频率的提高越来越受到金属连线的延迟限制。而光纤带宽高、损耗低，利用光纤取代芯片上的金属总线实现硅基光子器件与CMOS场效应晶体管片上集成，是极具发展前途的解决方案，目前已经成为集成电路产业发展趋势之一。但该技术的发展受限于硅基通讯波段光探测器及激光器，能与CMOS工艺兼容的硅基激光器（尤其是电致激光器）成为了全硅基光子芯片的主要攻关方向。
基于硅基光电子技术的光收发模块
由于硅是间接带隙半导体，难以实现有效的室温发光。通过向硅中掺入稀土元素，可以实现单晶硅的低温发光，但一直难以实现有效的室温发光。在前期研究中，密西根学院但亚平教授课题组何佳晶、文惠敏等人通过引入深冷退火处理，成功实现了室温条件下的硅基通讯波段发光二极管（LED），发光强度和效率均比传统的器件提高了2个数量级以上（AOM 2020，accepted）。何佳晶博士的研究还发现经过深冷退火处理的掺铒硅二极管在加反向偏压时能够探测通讯波段的光子，而用传统的快速退火工艺制备的相同结构则不具有这样的特性，而现在制备的硅基器件可以直接用来进行通讯波信号。目前，硅基通讯波探测器的量子效率不高，前期针对高增益硅基可见光探测器进行的研究为后续进一步研制高响应度的光电探测器提供了重要的实验基础(ACS Nano 2020,3405-3413; Nanotechnology 2020,195201) 。
（a）发光二极管示意图及电致发光谱线;（b）电致发光外量子效率图;（c）光电二极管光电流随着入射光强变化趋势（λ=1550nm）；（d）光电二极管光响应度随着入射光波长的变化。
在已经实现了硅基发光二极管的基础上, 此次何佳晶博士入选项目的研究将通过结合提高电致发光效率、集成光学谐振腔等方式实现硅基电致激光器。同时,拟采用深冷退火的掺铒氧单晶硅制备高增益光电探测器，从而实现高性能硅基通讯波探测。最终将硅基通讯波电致激光器和探测器集成在同一块芯片上，实现电光——调制——放大——光电信号转换。
博士后创新人才支持计划简称“博新计划”，是人力资源和社会保障部、全国博士后管委会新设立的一项青年拔尖人才支持计划，旨在加速培养造就一批进入世界科技前沿的优秀青年科技创新人才，是我国培养高层次创新型青年拔尖人才的又一重要举措。“博新计划”结合国家实验室等重点科研基地，瞄准国家重大战略、战略性高新技术和基础科学前沿领域，择优遴选一批应届或新近毕业的优秀博士，专项资助其从事博士后研究工作，争取加速培养一批国际一流的创新型人才。2020年度，“博新计划”遴选400名应届或新近毕业的优秀博士，进入国内博士后设站单位从事博士后研究工作，国家给予每人两年63万元的资助。
背景介绍
何佳晶博士现在是密西根学院但亚平教授课题组博士后。他2015年本科毕业于武汉大学，随后保送至上海交通大学密西根学院攻读博士学位，2020年6月获博士学位并留组继续博士后研究。他的研究方向主要针对硅基发光器件及光电探测器。先后获得“武汉大学优秀毕业生”、“上海交通大学三好研究生”、“上海交通大学优秀毕业生”等称号。
