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Nature Electronics ,VOL 3,March 2020, 156-164

將光信號的產生和接收集成到一個器件中（從而允許在兩個相同的器件之間進行雙向光信號傳輸）在開發小型化和集成化的光電器件中具有重要意義。然而，常規的可溶液處理的半導體具有固有的材料和設計限制，從而阻止它們用于制造具有高性能的這種器件。在這里，我們報告了一種高效的溶液處理鈣鈦礦二極管，該二極管能夠在發射和檢測模式下工作。該器件可以通過改變偏置方向在模式之間進行切換，并且它以超過21％的外部量子效率和亞皮瓦級的光檢測極限顯示出光發射。兩種功能的操作速度都可以達到數十兆赫。得益于鈣鈦礦的小斯托克斯位移，我們的二極管在其峰值發射（〜804 nm）處具有很高的比探測率（大于2×10^12 Jones），從而允許兩個相同的二極管之間進行光信號交換。為了說明雙功能二極管的潛力，我們證明了它可以用于創建單片脈沖傳感器和雙向光通信系統。

雙功能鈣鈦礦二極管作為發光和檢測器件的示意圖

用作發光時鈣鈦礦二極管的特性

作為光電探測器工作時鈣鈦礦二極管的表征

鈣鈦礦二極管作為光檢測器對從另一個相同的，用作LED的二極管發出的光的光響應特性

雙功能鈣鈦礦二極管在生物醫學和光學通信中的應用演示

作者已經證明，光信號發射器和接收器功能可以使用金屬鹵化物鈣鈦礦集成到一個器件中�？梢酝ㄟ^更改偏置方向來可逆地切換器件的兩個功能。當用作發光或光檢測裝置時，該二極管顯示出與最先進的單功能鈣鈦礦器件相當的高性能。對鈣鈦礦發光器件的響應速度進行了系統的研究，對于0.1mm2的器件，其響應速度約為21MHz。鈣鈦礦二極管對同一個二極管發出的光具有很高的靈敏度，這為簡化光電器件的集成提供了獨特的機會。我們通過構建基于兩個相同的鈣鈦礦二極管的單片脈沖傳感器系統和雙向光通信系統來證明這一點。此外，由于器件主要受寄生電容的限制，我們希望通過減小像素的尺寸可以進一步提高器件的響應速度。這將允許發展高速的顯示器到顯示器的通信或數據交換。這些特性，加上在各種無機襯底上的集成簡便性以及與互補金屬氧化物半導體的兼容性，使得這種雙功能鈣鈦礦二極管有望在未來的溶液處理光電集成電路中用于芯片間或芯片內數據鏈路。