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(bào)道了一種以二維鈣鈦礦柔性光電探測(cè)器作為調(diào)制光接收器的光無(wú)線通信系統(tǒng)。通過(guò)電荷收集窄化原理設(shè)計(jì)了具有雙波段響應(yīng)特性的高穩(wěn)定柔性光電探測(cè)器。基于該探測(cè)器的優(yōu)異性能，論文提出了一種利用488nm和532nm光作為獨(dú)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(jì)的無(wú)線光通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了車輛的實(shí)時(shí)定位和信息雙向傳輸，并將光通信結(jié)果實(shí)時(shí)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(yíng)副教授和沈國(guó)震教授為通訊作者。

在無(wú)線通信技術(shù)迅猛發(fā)展和移動(dòng)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(diǎn)，正成為現(xiàn)代通信研究的研究熱點(diǎn)。盡管傳統(tǒng)光電探測(cè)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(wèn)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(jiǎn)單、機(jī)械柔韌性好、光吸收系數(shù)高和載流子壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，這些特性使其在柔性光電探測(cè)器領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的價(jià)值。另外，該材料具有有機(jī)無(wú)機(jī)層交替排列的層狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了天然的分子級(jí)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(cè)器的無(wú)線光通信系統(tǒng)。厚度優(yōu)化后的光電探測(cè)器具有良好的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)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(jiàn)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(dú)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(hào)，接收端可以通過(guò)特殊密鑰和特殊加密規(guī)則解密真實(shí)信息，顯著提高了信息傳輸?shù)陌踩?。將制備的柔性光電探測(cè)器集成到所設(shè)計(jì)的光無(wú)線通信系統(tǒng)中，成功實(shí)現(xiàn)了車輛的實(shí)時(shí)定位和信息雙向傳輸，并將光通信結(jié)果實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在用戶界面。

論文通過(guò)材料合成、實(shí)驗(yàn)探究和理論驗(yàn)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(cè)器，構(gòu)建了一個(gè)無(wú)線光通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車輛的實(shí)時(shí)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(kāi)辟了新的道路，進(jìn)一步推動(dòng)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(jiǎn)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(guó)際科技前沿與國(guó)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(kāi)發(fā)、設(shè)備研制、系統(tǒng)研制等方面開(kāi)展系統(tǒng)的前沿基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。通過(guò)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(jué)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(jì)與應(yīng)用等多個(gè)方面，努力打造國(guó)際一流、獨(dú)具特色的柔性智能電子研發(fā)與智造平臺(tái)。研究所目前已經(jīng)形成了由國(guó)家級(jí)領(lǐng)軍人才為帶頭人，國(guó)家級(jí)青年人才等為骨干的學(xué)術(shù)隊(duì)伍。研究所多項(xiàng)科研成果在Nature/Science子刊等國(guó)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(tái)等學(xué)術(shù)與新聞媒體關(guān)注和報(bào)道。

李營(yíng)，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?yàn)榛诮饘冫u化物和氧化物的光電探測(cè)器及仿生視覺(jué)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(guó)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(zhǎng)，國(guó)家級(jí)領(lǐng)軍人才。長(zhǎng)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(jiǎng)、中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)等。現(xiàn)任英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士、中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)理事。發(fā)表SCI收錄論文300余篇，獲引用超過(guò)3萬(wàn)，H-index為97。