中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)孫海定教授課題組與武漢大學(xué)劉勝院士團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)際上首次提出了新型三電極光電PN結(jié)二極管結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑載流子調(diào)制新方法，實(shí)現(xiàn)了第三端口外加電場(chǎng)對(duì)二極管光電特性的有效調(diào)控。

研究人員通過在P型區(qū)域引入“第三電極”，將傳統(tǒng)的光電二極管與一個(gè)“金屬-氧化物-半導(dǎo)體”結(jié)構(gòu)進(jìn)行巧妙而又緊湊的片上器件集成。這種三端二極管減少了光通信系統(tǒng)中對(duì)外部偏置器電路的需求，實(shí)現(xiàn)了更小體積、更寬帶寬的光通信系統(tǒng)。當(dāng)三電極二極管切換為光電二極管模式工作時(shí)，受第三端口施加的電壓與入射光的同時(shí)控制，可以實(shí)現(xiàn)可重構(gòu)的高速光電邏輯門，而且在切換不同的邏輯門時(shí)無需對(duì)器件本身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行任何改變，并形成完整的光控邏輯電路，從而利用外加電場(chǎng)對(duì)二極管發(fā)光或探測(cè)過程中的載流子輸運(yùn)行為進(jìn)行有效調(diào)控。

此外，團(tuán)隊(duì)還基于該新型光電二極管構(gòu)建了光通信系統(tǒng)和可重構(gòu)光電邏輯門系統(tǒng)，為開發(fā)下一代光電集成芯片提供了一種全新的器件架構(gòu)和系統(tǒng)解決方案。相關(guān)研究成果以《A three-terminal light emitting and detecting diode》為題，于2024年4月25日在線發(fā)表于國(guó)際電子器件知名期刊《自然?電子學(xué)》(Nature Electronics7, 279-287 (2024))。