【进展】清华大学在钙钛矿深蓝光二极管研究领域取得新进展
来源:集微网 1 天前

1.清华大学在钙钛矿深蓝光二极管研究领域取得新进展

2.中国科学院微电子所在高性能时钟芯片领域取得新进展

3.东南大学学生在WF-IoT国际会议中荣获“最佳学生论文奖”


1.清华大学在钙钛矿深蓝光二极管研究领域取得新进展

12月12日,钙钛矿材料因其优异的光电特性与可溶液加工等优势,在发光二极管领域展现出广阔的应用前景,尤其在色纯度、荧光量子产率及波长可调性方面表现突出。目前,钙钛矿蓝光器件的研发主要围绕混合卤素与准二维结构两种策略展开,通过组分调控与维度工程,天蓝光区域的发光效率已提高至25%以上,显示出良好的发展态势。

然而,在深蓝光波段(波长<450 nm),发光二极管的效率与亮度仍是亟待突破的重要难题。混卤策略面临的相分离问题、准二维结构的无序性,严重制约着深蓝光器件的发展。

近日,清华大学化学系王朝晖、马冬昕团队报道了一种二维钙钛矿PEA2PbBr4单晶薄膜的可控制备策略,获得了大面积、长程有序的高质量单晶薄膜,实现了高亮度的深蓝光发射。这种单晶薄膜晶界数量少,缺陷密度仅有6.9×1014cm−3,表面粗糙度仅为109pm,有效抑制了非辐射复合和电声耦合效应,光致发光量子产率高达48%。

图1.空间限域法构筑钙钛矿单晶薄膜

图2.钙钛矿单晶薄膜的光电性能

图3.钙钛矿深蓝光二极管的光电性能

基于这一材料,研究团队成功构筑了深蓝光二极管,发光峰位于419nm,外量子效率为0.19%,亮度达到179 cd m−2。实验结果表明,钙钛矿单晶薄膜作为深蓝光活性层,在实现高效率和高亮度方面展现出巨大潜力。该研究为未来照明和显示应用中的低维钙钛矿制造提供了创新性的解决方案。

研究成果以“基于钙钛矿单晶薄膜的深蓝光发光器件”(Deep-blue light-emitting diodes based on perovskite single-crystal thin films)为题,于12月10日发表于《科学·进展》(Science Advances)。

清华大学化学系博士后朱丹蕾为论文第一作者,清华大学化学系教授王朝晖、副教授马冬昕,香港理工大学应用物理学系助理教授殷骏为论文共同通讯作者,清华大学化学系为第一通讯单位。研究得到国家自然科学基金面上项目、清华大学笃实计划、中国博士后面上项目等的支持。


2.中国科学院微电子所在高性能时钟芯片领域取得新进展

随着 5.5G/6G 无线通信技术不断迭代和下一代 Serdes 接口朝更高传输速率发展,毫米波本振时钟的抖动性能面临前所未有的严苛要求。亚采样锁相环凭借其天然的高鉴相增益优势,已成为低抖动时钟芯片的主流技术路线。然而,传统方案仍存在诸多技术瓶颈:电荷共享效应严重损害环路相位裕度,需大幅提高主从采样电容比值,导致隔离缓冲器功耗激增;为抑制二进制频移键控效应对参考杂散的影响,传统架构必须引入额外的 dummy 采样路径,进一步增加功耗负担;毫米波频段下,电容与变容管的品质因数偏低,使振荡器相位噪声恶化,直接影响锁相环的整体抖动表现。

针对这些关键技术难题,中国科学院微电子研究所抗辐照器件技术重点实验室杨尊松、黄云波团队联合清华大学,开创性地提出了双边沿乒乓亚采样锁相环架构。该创新设计巧妙利用参考时钟的上升沿与下降沿,实现参考频率的等效倍频,成功解决了传统亚采样锁相环在环路带宽、带内相位噪声与参考杂散之间的设计矛盾。研究团队还开发了一种高效率的注入锁定缓冲器方案,该方案在高效提取振荡器二次谐波的同时实现谐波整形,显著降低了锁相环的带外相位噪声。

基于这些前沿技术,团队采用 65nm CMOS 工艺成功研制了一款 K 波段锁相环时钟芯片,输出频率覆盖 22.4–25.6 GHz,整体功耗仅为 18 mW,RMS 积分抖动优于 50 fs,抖动-功耗优值(FoM)达到 −254 dB 以下,处于国际领先水平。

该研究获得了国家自然科学基金的资助,相关成果以"A 22.4–25.6 GHz Ping-Pong Sub-Sampling PLL Featuring Unified Supply Voltage Level and Balanced 2nd Harmonic Extraction"为题,发表在集成电路设计领域顶级期刊《IEEE Journal of Solid-State Circuits》上。微电子所副研究员黄云波为论文第一作者。

图1 乒乓亚采样锁相环电路结构

图2 锁相环芯片照片及各模块功耗

图3 锁相环芯片相位噪声及参考杂散测试性能



3.东南大学学生在WF-IoT国际会议中荣获“最佳学生论文奖”

第十一届IEEE World Forum on Internet of Things (WF-IoT)国际会议于10月27日至10月30日在成都召开,东南大学电子科学与工程学院的科研团队凭借其在物联网数据安全领域的创新研究,荣获大会颁发的“最佳学生论文奖”(BEST STUDENT PAPER AWARD)。获奖论文题为“FCTEA: an FPGA-Based Chaos Tiny Encryption Algorithm for High-Throughput IoT Data Streams”。

IEEE World Forum on Internet of Things是IEEE旗下在物联网领域的重要会议之一,旨在汇聚全球顶尖学者和产业界专家,共同探讨物联网前沿技术、应用及未来发展趋势。该会议设立的“最佳学生论文奖”旨在表彰在物联网领域做出杰出贡献的青年研究人员及其高质量的学术成果。

本次获奖论文“FCTEA: an FPGA-Based Chaos Tiny Encryption Algorithm for High-Throughput IoT Data Streams”由东南大学电子科学与工程学院的2025级硕士研究生夏明在孙豪老师的指导下完成。该论文聚焦于物联网(IoT)设备日益增长的高吞吐量数据流安全传输需求,提出了一种基于FPGA的混沌轻量级加密算法(FCTEA)。该算法巧妙地将混沌理论引入传统轻量级加密算法中,并通过FPGA硬件加速实现,显著提升了物联网数据加密的吞吐量和安全性,为边缘侧物联网设备的数据隐私保护提供了高效可靠的解决方案。

论文在WF-IoT会议上发布后,获得了与会专家学者的高度评价。最终从众多高质量学生论文中脱颖而出,斩获“最佳学生论文奖”这一殊荣。

此次获奖不仅是对东南大学电子科学与工程学院科研实力的充分肯定,也彰显了学院在物联网安全领域的前沿探索和创新能力。在物联网技术如春风化雨般融入生产生活的每个角落,正深刻重塑着人类社会的智慧图景的当下,电子学院积极响应时代需求,鼓励师生以敏锐的学术洞察力和开拓精神,深入探索物联网安全、边缘计算等前沿技术在教学科研中的创新应用。电路与系统系的师生们聚焦于物联网设备的安全与高效数据处理方向,经过不懈努力,最终在国际会议中大放异彩,展现了卓越的科研实力与创新能力。


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