傑克·基爾比和羅伯特·諾伊斯先後發明了基於不同材料的集成電路。而當今人類文明進入了信息化時代，集成電路得益於越來越小的體積、越來越強大的處理能力、越來越高的可靠性和性價比，支撐起龐大的軍用、民用的產品市場，對國家經濟發展和國防安全具有無可替代的作用，其發展水平也成為衡量一個國家綜合實力的重要標誌。這項誕生於1950年代的工作以獲得2000年諾貝爾物理學獎而載入世界科學史之最。
硅基單片光電子互連繫統具有傳輸速率快、抗干擾能力強、與現有的標準微電子工藝兼容等優點，將成為解決目前高速集成電路信息互連速率與功耗問題的最佳途徑。但是，電光調製器依然存在較多問題。針對信號調製問題，最為關鍵是硅光源發光效率低，信號調製等還存在嚴重瓶頸。
研究團隊採用柵控二極管開展電光調製的理論研究，推導得出器件的本徵最高調製能達到接近GHz。載流子可控有望進一步降低光子在器件內部的損耗，提高器件發射效率，而且調製速度在現有的研究基礎上也有望進一步提升。發射波段與硅光探測器有最佳的光譜匹配，是各種遙控器、光電耦合器、光電檢測系統的關鍵器件。
該芯片採用硅基光電子集成技術，具有體積小、功耗低、穩定性高、成本低等特點，是當今半導體光電器件與集成技術中最有前景的主流技術之一。這種方案從根本上解決了硅基電光調製受硅材料自身特性限制的瓶頸，為真正實現多端口可控硅電光調製，高速響應、集成化發射光源提供有力支撐，為未來集成光子集成器件發展帶來新一輪技術變革，但由於硅材料發光強度依然偏弱，無法實現連續調節。要實現可實用的微電子與光電子交叉融合之單片集成全硅電光調製技術還有以下幾個需要攻克的難題：
(1)如何從材料切入而不改變既定工藝；
(2)如何把MOS器件結構的優勢擴大；
(3)如何實現前沿技術與產業結合。
矩陣化的硅基微型光電顯示器
在基礎研究領域，科學家需要把論文發表在世界頂級科學雜誌上，在世界科技前沿為祖國爭光；而在應用和開發研究領域，科學家則需解決國民經濟和社會發展面臨的關鍵科技難題，把科技論文寫在祖國的大地上，為國家現代化建設做貢獻。基礎研究要注意成果與產品的轉化，要把論文寫在產品上，研究做在工程中，成果轉化在企業裡。圍繞這一精神，電子薄膜與集成器件國家重點實驗室與中國電子科技集團，聯合南非、巴西（由IEEE Fellow、IEEE電子器件學會秘書長，巴西微電子行業協會理事長、比利時IMEC首席科學家，Jacobus Swart教授領銜）組成的研究小組實現了一種高效的多晶硅光源。
由於硅是一種具有間接帶隙結構的半導體材料，採用該材料實現的光源並不理想。傳統的硅光源均採用單晶硅實現發光。該研究小組打破常規，引入多晶硅全面替代單晶硅材料，利用載流子注入工程、優化器件結構，提高參與雪崩倍增過程的載流子數目、實現了一種相對高效的硅基光源；研究成果發表在
Materials Science and Engineering: B―Advanced Functional Solid-State Materials [231, 28-31, (2018)]。半年內成為MSE:B下載量最高（Most Downloaded）的25篇論文之一，也是2018年11月這一期中最新入選的論文。
基於載流子注入工程的多晶硅發光器件
荷蘭皇家藝術與科學院院士、IEEE Fellow，Bram Nauta教授在IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, 65(11), 4883-4890, 2018中大篇幅點評了該工作共6篇（文獻3、4、9、10、24、29），系統回顧了該團隊在全硅半導體光電器件與集成技術開展的研究工作；其中，文獻29這篇關於多晶硅發光的MSE:B論文被以一整段這樣評述了發光器件的兩個重要指標—效率和速度：
“Another so-called n+pn+pn+ device structure has been proposed to increase the efficiency of an AMLED [29]. This structure comprises two reverse-biased light-emitting junctions and two forward-biased junctions to increase intraband transitions by providing extra carriers. Such a device structure could also improve the speed. ”。
美國國家工程院（NAE）院士，斯坦福大學大學的James S. Harris教授在Material Today Nano中以“Coupling of Coherent Misfit Strain and Composition Distributions in Core-shell Ge/Ge1-x Snx Nanowire Light Emitters”為題目，點評了該工作共3篇（文獻22、51、53），系統回顧了團隊全硅半導體光電器件與集成技術開展的研究工作，他點評道：
“These synergistic effects are consistent with previous studies for silicon-compatible photonics51 on effects of strain on optical properties of SiGe,52and effects of carrier injection on the optical properties of polycrystalline Si.53”；。
在成果應用方面，中國電子科技集團的模擬集成電路國防科技重點實驗室應用MOS柵控調製電場由點擊穿向面擊穿轉變的方法，改變SiGe探測器的結構，提高了響應速度，為光采樣模數轉換器起到了支撐作用【J. Nanophotonics, 2016,10: 016002】；重慶大學的新型微納器件與系統技術國防重點學科實驗室將這種硅光源單片集成在硅襯底上，實現了矩陣化，實現了硅基微型光電顯示器，針對這款產品的基礎研究成果發表在IEEE/OSA旗下的顯示領域期刊【
J. Display Tech., 2016, 12: 115-121】。該器件結構被用到工程中，項目名稱“高可靠恆流驅動與保護系列功率集成電路的關鍵技術開發及應用”榮獲2018年四川省科技進步三等獎。與現有集成電路工藝兼容的高效硅發光器件是OEIC這座金字塔上最為璀璨的明珠。OEIC如何從實驗室走向大規模生產，一直是個難題，正如《人民日報》（2019年1月21日第12 版）的社論：科技成果轉化難，是一塊難啃的“硬骨頭”。要實現把論文寫在產品上、研究做在工程中、成果轉化在企業裡的目標，需要高校與企業的熱情“握手”。而真正“牽手”，則需要各方齊心合力，向著共同的目標邁進。途徑無他，唯有改革。
單位簡介
電子薄膜與集成器件國家重點實驗室於2006年7月經科技部批准建設，依託單位是電子科技大學。實驗室緊密結合電子信息系統微小型化和單片集成的重大需求，重點圍繞電子功能材料的薄膜化和電子器件的集成化開展基礎、應用基礎與工程應用的研究。
立足於電子信息材料與器件的發展前沿，堅持需求與發展並舉、理論與實踐並重，致力於新型電子薄膜材料與集成電子器件的研究和開發，促進材料、器件、微電子技術的交叉和集成。該重點實驗室是國家示範性微電子學院（全國僅有9所）的科研載體，是IEEE納米技術學會光電技術委員會、IEEE電子器件學會光電子器件技術委員會專家的依託單位。
部分研究人員參加中國科學院院部“科學與技術前沿”論壇
附註
1. 為了紀念集成電路發明60 週年，2018年10 月11日，中國電子學會、國家自然科學基金委員會信息科學部、中國科學院信息技術科學部、中國工程院信息與電子工程學部共同主辦“紀念集成電路發明60 週年學術會議”。其中，如何開展微電子與光電子交叉融合、進一步夯實基礎科研、加強基礎研究向工程應用轉化，提升我國在電子信息領域的核心競爭力，是一個普遍關切的重要話題；國家科技部還為此專門設立了“光電子與微電子器件及集成”重點專項。
2.發表在IEEE Sensors Journal [16(16), 6184-6191, (2016)]上的研究成果，入選科睿唯安ESI Hot Papers (TOP 0.1%)，並在2017-2018年度持續入選了ESI Highly-Cited Papers (TOP 1%)；自2016年8月15日發表以來，作為1篇工科電子信息領域的文章，截止2019年1月15日，共計被SCI他引（不含合作者）60次。電子薄膜與集成器件國家重點實驗室是唯一單位。
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