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摘要：山東理工大學(xué)藺紅桃副教授、陳淑海教授與蘇州大學(xué)王雪東教授近日在Advanced Optical Materials上發(fā)表了題為“2D Optical Waveguides Based on Hierarchical Organic Semiconductor Single Crystals”綜述文章。該文系統(tǒng)綜述了近十年來(lái)已報(bào)道的影響分層光波導(dǎo)介質(zhì)制備的因素、方法和對(duì)稱/不對(duì)稱二維光波導(dǎo)現(xiàn)象，以及光學(xué)邏輯門和定向信號(hào)輸出耦合器等光子學(xué)器件的最新研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞： 二維光波導(dǎo)；有機(jī)低維晶體；有機(jī)半導(dǎo)體分子；多級(jí)自組裝；精準(zhǔn)合成

二維光子學(xué)是光學(xué)器件發(fā)展的關(guān)鍵，與傳統(tǒng)介質(zhì)波導(dǎo)的導(dǎo)波原理不同，基于二維多邊形微晶體和一維分支微晶體作為介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)在微/納米尺度上限制光子/電子的光波導(dǎo)沿著不同的方向傳播，使得波導(dǎo)的橫向與縱向尺寸大大減小，有利于光子器件的尺寸達(dá)到微電子器件的尺寸水平，從而實(shí)現(xiàn)集成光路和微電子電路的高級(jí)混合。

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，構(gòu)建具有路由和傳輸信息的集成光電子電路成為研究的前沿?zé)狳c(diǎn)。這些多邊形和一維分支結(jié)構(gòu)的多功能有機(jī)半導(dǎo)體在微納米尺度上具有二維光波導(dǎo)特性，并且可以在超致密芯片尺度上集成到平面光子/電子系統(tǒng)中，為微激光器、調(diào)制器和光耦合器等超致密光電應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這使得具有二維光波導(dǎo)特性的有機(jī)微納米晶體引起了大家的廣泛研究興趣。二維光波導(dǎo)的研究仍處于起步階段。由于它們所基于的微結(jié)構(gòu)不同，因此有望表現(xiàn)出與一維光波導(dǎo)不同的波導(dǎo)行為。此外，由于基于多邊形結(jié)構(gòu)和一維分支結(jié)構(gòu)的二維光波導(dǎo)更適合于控制定向波導(dǎo)的應(yīng)用，將相關(guān)研究從固體一維納米棒/納米線/納米管擴(kuò)展到多邊形結(jié)構(gòu)具有重大的科學(xué)意義。

Advanced Optical Materials 最近發(fā)表了由山東理工大學(xué)藺紅桃副教授、陳淑海教授與蘇州大學(xué)王雪東教授共同撰寫的綜述文章“2D Optical Waveguides Based on Hierarchical Organic Semiconductor Single Crystals”(DOI: 10.1002/adom.202101481)。該綜述文章系統(tǒng)地介紹了近十年來(lái)所報(bào)道的影響多邊形和分支有機(jī)晶體光波導(dǎo)介質(zhì)制備的作用力、方法和其中有趣的對(duì)稱/不對(duì)稱二維光波導(dǎo)現(xiàn)象的研究進(jìn)展。多級(jí)低維晶體的制備方法包括溶劑揮發(fā)法、蒸汽運(yùn)輸技術(shù)、空中升華法、聚合物涂層技術(shù)等方法。此外，該綜述文章討論了三種不同類型的不對(duì)稱光波導(dǎo)行為，例如，M-DFCs微晶體是由于兩個(gè)相反邊緣的輸出角度不同；在DPEpe-F4DIB的微晶體中，是因?yàn)槿瓷洳谎豙010]方向發(fā)生；AMN微晶體中的不對(duì)稱光波導(dǎo)是由晶體中的分子堆積模式引起的。到目前為止，關(guān)于有機(jī)微晶中光子各向異性傳輸形成非對(duì)稱光波導(dǎo)的報(bào)道較少，但非對(duì)稱光波導(dǎo)對(duì)于實(shí)現(xiàn)在光電場(chǎng)的應(yīng)用具有重要價(jià)值，因此迫切需要進(jìn)一步研究非對(duì)稱光波導(dǎo)的機(jī)理，通過(guò)合理設(shè)計(jì)非對(duì)稱光波導(dǎo)的分子填充模式來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的光波導(dǎo)。

上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21703148、21971185)等項(xiàng)目的支持。