报告题目：基于离子束工程化硅的通信波段室温光电探测与单片集成研究

报告时间：2025年11月17日  15：00

报告地点：腾讯会议：481-523-384

报告摘要：

  光子集成电路（PICs）被广泛认为是下一代信息技术的基石，与传统电子器件相比，其在传输速度、带宽和能效方面实现了数量级的提升 ^[1]。PICs的关键组成部分是工作在光通信频段(1260-1625nm)的光电探测器，但由于硅在本征上对这些波段透明，传统上需要混合集成如锗的等其他材料^{[2, 3]}。然而，这种方法带来了巨大的制造和成本挑战，限制了其可扩展性。

  在本次报告中将介绍一种新策略，即利用离子束工程在硅中引入深能级杂质，从而实现在室温下工作于电信C波段的高性能、全硅、波导耦合光电探测器[4]。通过使掺杂浓度接近固溶度极限，离子注入能够在保持电子传输特性的同时，实现高效的亚带隙吸收。最终所制备的器件在1550 nm波长下实现了0.56A/W的响应度、44.8%的外量子效率、2 GHz的带宽噪声等效功率，这些性能指标满足了光通信系统的严格要求。我们的研究证实，离子注入是一种可扩展且与CMOS兼容的技术路径，可将电信波段光电探测器单片集成到硅基光子集成电路中，解决了硅光子学领域一个长期存在的挑战。除了光电探测，这项工作还展示了离子束技术如何为硅解锁新的功能，为光子量子技术和先进光电子集成开辟了道路。

参考文献

1.Shekhar, S. et al. Roadmapping the next generation of silicon photonics. Nat. Commun. 15, 751 (2024).

2.Lischke, S. et al. Ultra-fast germanium photodiode with 3-dB bandwidth of 265 GHz. Nat. Photonics 15, 925-931 (2021).

3.Assefa, S., Xia, F. & Vlasov, Y. A. Reinventing germanium avalanche photodetector for nanophotonic on-chip optical interconnects. Nature 464, 80-84 (2010).

4.Shaikh, S. M. et al. A high-performance all-silicon photodetector enabling telecom-wavelength detection at room temperature. arXiv:2412.05872 (2024).

报告人简介：

  Dr. Yonder Berencén，德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心（HZDR）离子束物理与材料研究所量子光学与光电子学研究组组长。

  Dr. Yonder Berencén是专攻硅基量子技术、量子光学及集成光电子学的物理学研究人员。现任德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心（HZDR），离子束物理与材料研究所，量子光学与光电子学研究组组长。研究工作致力于开发可扩展量子光源、室温短波红外探测器以及适用于电信光谱范围的光子集成电路。其当前研究聚焦于离子束物理、纳米制造、半导体器件物理与量子材料工程交叉的等领域的基础与技术挑战。

  Berencén博士在古巴哈瓦那大学获得物理学学士和硕士学位，并以优异成绩毕业，曾获学位特别奖和最佳硕士论文奖。他于2014年在巴塞罗那大学获得物理学博士学位，并荣获最高学术荣誉 "最优等"。他的学术生涯包括曾在古巴担任讲师和研究助理，并在西班牙和德国担任过多个博士后职位，其中包括享有盛誉的亚历山大·冯·洪堡研究奖学金 (Alexander von Humboldt Fellowship)。

  Berencén博士目前主导着多个由德国联邦教育与研究部（BMBF）、德国研究基金会（DFG）、萨克森重建银行（SAB）、丹麦创新基金（IDF）及亥姆霍兹协会资助的多项高影响力项目。作为首席研究员，他主导着关于CMOS兼容的单光子源以及工作于电信和短波红外波段的IV族半导体光电探测器的研究计划。他在Nature Communications, Science Advances, and Advanced Optical Materials等顶级期刊发表多篇高影响力论文，并持有三项与光子器件创新相关的专利。除研究活动外，Berencén博士还领导一项旨在成立衍生公司的技术转移计划。

  作为一位尽职的导师，Berencén博士指导过博士后研究员、博士研究生和硕士研究生。他是Nature Photonics, Nature Communications, Advanced Fucntional Materials, Nano Letters, ACS Photonics等顶尖期刊的审稿人，并定期在欧洲的博士论文委员会任职。

  他的工作获得了多项奖项肯定，包括2024年HZDR创新竞赛一等奖、2018年ION会议青年科学家奖，以及在古巴和欧洲获得的数项早期职业生涯荣誉。他已在重要国际会议上做过十余次邀请报告，并且是亚历山大·冯·洪堡研究网络成员。

编辑：唐荣   审核：闫从华   终审：廖磊