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。論文報道了一種以二維鈣鈦礦柔性光電探測器作為調(diào)制光接收器的光無線通信系統(tǒng)。通過電荷收集窄化原理設(shè)計了具有雙波段響應(yīng)特性的高穩(wěn)定柔性光電探測器。基于該探測器的優(yōu)異性能，論文提出了一種利用488nm和532nm光作為獨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�性。此外，設(shè)計的無線光通信系統(tǒng)實現(xiàn)了車輛的實時定位和信息雙向傳輸，并將光通信結(jié)果實時呈現(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，李營副教授和沈國震教授為通訊作者。

在無線通信技術(shù)迅猛發(fā)展和移動設(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，正成為現(xiàn)代通信研究的研究熱點。盡管傳統(tǒng)光電探測器技術(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單、機(jī)械柔韌性好、光吸收系數(shù)高和載流子壽命長等優(yōu)勢，這些特性使其在柔性光電探測器領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特的價值。另外，該材料具有有機(jī)無機(jī)層交替排列的層狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了天然的分子級防護(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）鈣鈦礦光電探測器的無線光通信系統(tǒng)。厚度優(yōu)化后的光電探測器具有良好的長時間運(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，接收端可以通過特殊密鑰和特殊加密規(guī)則解密真實信息，顯著提高了信息傳輸?shù)陌踩�性。將制備的柔性光電探測器集成到所設(shè)計的光無線通信系統(tǒng)中，成功實現(xiàn)了車輛的實時定位和信息雙向傳輸，并將光通信結(jié)果實時呈現(xiàn)在用戶界面。

論文通過材料合成、實驗探究和理論驗證，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器，構(gòu)建了一個無線光通信系統(tǒng)，實現(xiàn)了車輛的實時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)用開辟了新的道路，進(jìn)一步推動了光通信技術(shù)的發(fā)展

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.101998