徐化君,副研究员,硕士生导师。入选山东省泰山学者青年专家人才工程、山东省优秀青年基金(海外)、山东大学青年学者未来计划。研究工作聚焦高性能有机电光聚合物及混合集成电光调制器件,致力于从分子层面研发具有超高电光活性及可靠性的材料体系,推动混合集成器件综合性能的提升。申请并主持4项科研项目,包括国家自然科学基金、山东省优秀青年基金(海外)、泰山学者青年专家、以及广东省基础与应用基础研究基金等。以一作/通讯作者累计发表科研论文30余篇,论文入选Chem. Mater.期刊2020年度下载最高论文、Mater. Horiz.期刊2022年度最受欢迎论文、以及Mater. Chem. Front.期刊2020年度最佳封面等,多次在国际/国内会议上做分会场邀请报告。申请并获授权中国发明专利2项,美国专利2项。专利技术(US12187827B2,US20230339966A1)成功实现授权转化,目前产品已投入商用,并参与创办光子芯片初创公司NLM Photonics。
信息时代的基础设施是电子芯片(集成电路),人工智能时代将更多地依托光子芯片(集成光路),光子芯片是未来新一代信息产业的基础设施和核心支撑。光子芯片中,电光调制器是实现电信号到光信号转换的核心器件。研发能与光电子器件在芯片尺度集成的高性能电光调制器,是构建高带宽、低时延、低功耗集成光互联技术的核心。目前,集成光子芯片技术所面临的主要瓶颈之一是电光调制器尺寸太大(L:mm~cm)、驱动电压高(Vπ > 5V),与微电子器件无法匹配,同时调制带宽低。
有机电光聚合物材料因其卓越的性能,近年来备受科研及产业界关注。相比于无机晶体材料(铌酸锂:31 pm/V),有机电光材料具有更高的电光系数,能够大幅度降低调制器的半波电压及尺寸;低介电常数(ε<10)有利于光波与微波的速度匹配,降低寄生电容,提高调制带宽;结构调整灵活,可根据需要定制化制备,因此有力推动了电光调制器向高带宽、低功耗、高集成的目标发展。有机电光材料的共轭π电子系统对于外部电场的变化具有飞秒级响应速度,本征带宽>10 THz。有机电光材料还可通过旋涂、喷涂等廉价加工手段与超表面、硅光子以及等离激元纳米光子器件结合。近年来有机电光材料和等离激元-有机混合(POH)电光调制器的研究取得了重大进展,在电光系数(> 1000 pm/V)、调制带宽(> 1000 GHz)、驱动电压(< 5V)、器件尺寸(~μm2)、以及器件功耗(< 1fJ/bit)等方面相比其他类型的电光调制材料及器件,显示出明显的领先优势。有机电光聚合物也有望成为继OLED以后的又一个成功应用的有机光电材料。
主要从事高性能以及高可靠性有机电光材料的开发,以满足高速集成光互连、微波光子等技术的需求。取得的主要成果包括:
(1)研发BAY和BAH系列材料,电光系数首次突破了1000 pm/V,达到了1100±100 pm/V,是目前电光材料领域的最高纪录(1310 nm)。与苏黎世理工的Juerg Leuthould教授课题组合作,制备的等离激元-有机混合(POH)电光调制器,器件调制长度仅需10μm,而目前其他类型调制器均需要mm甚至cm的器件长度,VπL降低至48 Vμm,是目前电光调制器的最佳水平(即将被我们的下一个工作打破,VπL进一步降低至38 Vμm),带宽>70 GHz。
(2)研发出HLD系列交联电光材料,解决了有机电光材料在高温环境可靠性不足的问题,同时提高了薄膜对于单线态氧及溶剂侵蚀的耐受度。交联电光薄膜器件的电光系数在85℃加热2000 h后保持初始值的99%以上,温度适用范围涵盖4K-400K,热稳定电光系数>300 pm/V,满足了Telecordia GR-468-CORE可靠性标准。已应用于多种集成光子器件及商用产品中。该专利材料(US12187827B2)已由美国NLM Photonics公司进行产业转化,商品名为Selerion-HTX(https://www.nlmphotonics.com/2025/03/04/us-patent-for-thermoset-organic-electro-optic-materials/), ,是目前综合性能最为出色的商用电光聚合物。
部分采用本人所研发电光聚合物制备的高性能集成光子器件
欢迎对有机电光材料感兴趣的各位专家,希望我们一起合作,推动电光聚合物/混合集成电光调制器的发展与产业转化!
长期招收硕士研究生及联合培养研究生,尽我所能,用心培养!