朱樟明教授团队在锗基集成化全光子输入逻辑运算器件领域取得重要突破

近日，西安电子科技大学朱樟明教授团队在锗基集成化全光子输入逻辑运算方面取得了重要的学术成果，基于Ge/MoS2异质结型晶体管的可见-红外双波段双极性光响应特性研制了光学逻辑运算单元，在单个或两个器件上通过全光控制实现了五种基本逻辑和多种复杂逻辑功能运算。相关工作以“All-Optic Logical OperationsBased on the Visible-Near Infrared Bipolar OpticalResponse”为题发表于国际权威期刊《Advanced Science》（五年IF=16.3）。论文的通讯作者为朱樟明教授和王利明副教授，第一作者为尤杰博士。

数字经济时代的到来带来了人工智能、大数据和云计算等新兴领域的快速崛起，对计算的需求呈现爆发性增长和多样化态势。随着摩尔定律的放缓甚至失效，集成电路的晶体管数量正在逼近物理极限，无法进一步通过缩小器件尺寸来提高数据处理的速度和容量。光子逻辑运算具有超大带宽、超低功耗和并行计算的优势，在基础物理研究、机器学习加速和智能信号处理等应用场景中有望突破传统计算方式的瓶颈。

锗基全光子逻辑运算架构

团队基于Ge/MoS2结型场效应晶体管的双波段双极性光响应，创新性地提出了一种可见-红外双波段全光控制的逻辑运算架构，可在同一个单元上实现五种全光基本逻辑运算功能，并验证了该架构在全光子图像处理方面的潜力。通过串联两个Ge/MoS2器件，拓展并实现了多种复杂的全光逻辑运算功能。相比于传统的电学逻辑运算架构，本研究提出的全光子输入逻辑器件及架构不仅可以将晶体管数量减少50%-95%，更展现出在高速、高通量和复杂数据处理方面的巨大应用潜力。