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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

科研人員在單一鐵電陶瓷片表面開(kāi)發(fā)出全光控五態(tài)邏輯門(mén)器件

2025-03-19 上海硅酸鹽研究所

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語(yǔ)音播報(bào)

鐵電材料是具有自發(fā)極化并且自發(fā)極化可隨外電場(chǎng)重新取向的功能材料，在光場(chǎng)作用下具有反常光伏效應(yīng)和光致熱釋電效應(yīng)，且其大小和方向依賴鐵電極化，為通過(guò)鐵電極化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)OLEGs提供了可能。

中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員易志國(guó)團(tuán)隊(duì)在多功能一體化鐵電光電邏輯器件研究方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)采用將金屬Ti粉與0.5Ba(Zr_0.2Ti_0.8)O₃-0.5(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃ (BZT-BCT)陶瓷粉末混合的共燒技術(shù)，制備出Ti³⁺自摻雜的BZT-BCT陶瓷晶片。這一陶瓷晶片同時(shí)具有明顯的光伏響應(yīng)和光致熱釋電響應(yīng)，Ti粉含量為3%的樣品BZT-BCT-3T，比純BZT-BCT陶瓷光電性能提升2.5倍左右。

進(jìn)一步，該研究在BZT-BCT-3T陶瓷表面設(shè)計(jì)了平面三電極結(jié)構(gòu)，并對(duì)三個(gè)電極的間隙區(qū)域進(jìn)行差異性極化。在可控激光照射下，輸出電路實(shí)現(xiàn)了區(qū)域依賴的光電流響應(yīng)；在LED全區(qū)域照射下，輸出電路產(chǎn)生穩(wěn)定的光伏電流。以此為基礎(chǔ)，研究在單一陶瓷晶片表面實(shí)現(xiàn)了五種全光控的光電邏輯門(mén)即AND、OR、NOT、NAND和NOR。

這一成果具有器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)以及通過(guò)極化控制實(shí)現(xiàn)差異性光電流方案的普適性，有望拓展至其他鐵電材料體系。

近日，相關(guān)研究成果以All light controlled five state logic gates on a ferroelectric ceramic chip為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)會(huì)員項(xiàng)目等的支持。

論文鏈接

平面三電極結(jié)構(gòu)光電性能表征

多功能一體化的光電邏輯門(mén)（OLEGs）可快速實(shí)現(xiàn)信息處理和傳輸，在通訊技術(shù)、人工智能和計(jì)算系統(tǒng)等領(lǐng)域頗有潛力。具有差異性光電響應(yīng)的光電探測(cè)器是OLEGs的重要組成部分。通常，傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光電探測(cè)器需要構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)或結(jié)合多種光-電輸入形式才能夠?qū)崿F(xiàn)差異化光電響應(yīng)，增加了器件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。鐵電材料是具有自發(fā)極化并且自發(fā)極化可隨外電場(chǎng)重新取向的功能材料，在光場(chǎng)作用下具有反常光伏效應(yīng)和光致熱釋電效應(yīng)，且其大小和方向依賴鐵電極化，為通過(guò)鐵電極化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)OLEGs提供了可能。中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員易志國(guó)團(tuán)隊(duì)在多功能一體化鐵電光電邏輯器件研究方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)采用將金屬Ti粉與0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (BZT-BCT)陶瓷粉末混合的共燒技術(shù)，制備出Ti3+自摻雜的BZT-BCT陶瓷晶片。這一陶瓷晶片同時(shí)具有明顯的光伏響應(yīng)和光致熱釋電響應(yīng)，Ti粉含量為3%的樣品BZT-BCT-3T，比純BZT-BCT陶瓷光電性能提升2.5倍左右。進(jìn)一步，該研究在BZT-BCT-3T陶瓷表面設(shè)計(jì)了平面三電極結(jié)構(gòu)，并對(duì)三個(gè)電極的間隙區(qū)域進(jìn)行差異性極化。在可控激光照射下，輸出電路實(shí)現(xiàn)了區(qū)域依賴的光電流響應(yīng)；在LED全區(qū)域照射下，輸出電路產(chǎn)生穩(wěn)定的光伏電流。以此為基礎(chǔ)，研究在單一陶瓷晶片表面實(shí)現(xiàn)了五種全光控的光電邏輯門(mén)即AND、OR、NOT、NAND和NOR。這一成果具有器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)以及通過(guò)極化控制實(shí)現(xiàn)差異性光電流方案的普適性，有望拓展至其他鐵電材料體系。近日，相關(guān)研究成果以All light controlled five state logic gates on a ferroelectric ceramic chip為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)會(huì)員項(xiàng)目等的支持。論文鏈接平面三電極結(jié)構(gòu)光電性能表征

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