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半导体学报(英文)2026年第1期——中文导读：1-3

已有 350 次阅读 2026-2-2 10:49 |系统分类:论文交流

短通讯

1 386 nm近紫外GaN基半导体激光器和深紫外非线性光学晶体直接倍频实现193 nm激光输出

193 nm深紫外（DUV）激光因具有高空间分辨率、高光子能量等特点，在半导体芯片先进制造、微纳材料分析、生物医学检测等领域具有重要应用价值。目前，广泛应用的193 nm氟化氩（ArF）准分子气体激光器存在体积大、效率低、维护成本高等问题。如何实现便携、高效的193 nm深紫外激光器成为国际研究热点。

理论上，采用氮化镓（GaN）基近紫外半导体激光器（输出波长～386 nm，其二倍频波长是193 nm）和深紫外倍频晶体直接倍频方案，可实现193 nm深紫外激光输出，其转换效率有望显著提升。然而，这一技术路径长期面临关键材料与核心器件的限制。在GaN基近紫外半导体激光器方面，由于面临大失配异质外延等难题，国际上仅日本名古屋大学（诺贝尔奖获得者H. Amano教授团队）、日本日亚公司（诺贝尔奖获得者S. Nakamura教授发明蓝光LED和蓝光激光器的地方）等少数机构报道了GaN基紫外激光器；深紫外倍频晶体方面，发展兼具大倍频效应、高激光损伤阈值、深紫外相位匹配、能生长大尺寸单晶等综合性能优异的实用化晶体一直是国际难点。截至目前，国际上尚无基于近紫外半导体激光器直接倍频方案获得193 nm深紫外激光的相关报道。

近期，中国科学院半导体研究所赵德刚研究员团队、中国科学院新疆理化技术研究所潘世烈研究员团队，分别在GaN基近紫外激光器（Optics Letters, 2024, 49: 1305）和氟化硼酸盐深紫外非线性光学晶体（NH₄B₄O₆F，ABF）(arXiv: 2503.05019)方面取得重要进展。双方通过紧密合作，采用大功率386 nm GaN基近紫外激光器作为基频光源，经ABF深紫外非线性光学晶体直接倍频，成功获得193 nm深紫外激光输出，这也是国际首次采用近紫外半导体激光器一次倍频实现193 nm深紫外激光的研究报道。团队还采用大功率394 nm的GaN基近紫外激光器，经深紫外非线性光学晶体直接倍频，成功实现197 nm深紫外激光输出，进一步验证了倍频效果。该成果为实现小型化、长期稳定的193 nm深紫外激光提供了新方向。

图1. 采用GaN基386 nm半导体激光器和ABF深紫外非线性光学晶体直接倍频实现193 nm深紫外激光。同时采用GaN基394 nm半导体激光器直接倍频实现197 nm深紫外激光，进一步验证了倍频效果。

该文章作为封面文章，以题为“Realization of 193 nm DUV laser through direct frequency doubling with GaN-based UVA laser diode and ABF crystal”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Realization of 193 nm DUV laser through direct frequency doubling with GaN-based UVA laser diode and ABF crystal

Feng Liang, Fangfang Zhang, Jing Yang, Degang Zhao, Shilie Pan

J. Semicond. 2026, 47(1), 010501 doi: 10.1088/1674-4926/25110004

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综述

2 半导体量子点单比特逻辑门的操控方法综述

量子控制是一项前景广阔的技术，它在量子比特的初态制备、量子逻辑门的构建、量子退相干过程的抑制以及纠缠态的制备与保持等研究中都有着重要作用，是实现目前所有量子信息技术从理论走向应用不可或缺的底层支撑。

另一方面，作为实现量子计算的潜在物理载体之一，半导体量子点近年来在技术上也取得了许多重大突破：单比特与双比特逻辑门的保真度都已达到了99%以上，满足了量子纠错的门槛。半导体量子点优势非常明显，其物理尺寸极小，具有极高的可扩展潜力，还与现有的半导体工艺体系兼容。所以如何提升半导体量子点的保真度，抑制退相干，提高其鲁棒性是重要的研究方向。

而通过将量子控制技术应用到半导体量子点中，我们可以在半导体材料本身没有提升的情况下，进一步改善半导体量子比特逻辑门的性能，使其具有更高的保真度和抗干扰能力，这还能够进一步减少量子纠错的所需要的成本，更容易做成大规模阵列。

近日中国科学院半导体研究所骆军委研究员、马稳龙研究员团队从单量子比特出发对目前比较主流的量子控制技术以及其在半导体量子点中的应用研究进行了调研和总结。他们首先阐述了量子控制的基本概念以及它要解决的问题，对包括共振激发、绝热通道、绝热捷径、组合脉冲法以及量子最优控制在内的五种主流的控制方法简单介绍了其基础的原理和后续衍化发展等（图1）。

图1. 五种主流的量子控制方法。

并对半导体量子点的类型和性质做了一部分梳理，对每种控制方法在半导体量子点中尤其是单量子比特门中的应用研究进行了归纳（图2）。

图2. 五种控制方法在半导体量子点中的应用研究。

尽管目前大部分控制方案在实验上都很难被精确地执行，但是仍有不少研究表明它们对量子比特产生的各类错误有着显而易见的鲁棒性。可以预见的是，这些量子控制方法将在设计精密控制脉冲方面发挥越来越重要的作用。而除此之外，基于测量的反馈控制也是一条有望实现理想的量子控制的有前景且新颖的途径。这篇综述可以方便研究者们快速理解量子控制的一些基本概念与理论框架，并对后续在半导体量子比特中实现精确控制有所帮助。

该文章以题为“Diverse methods and practical aspects in controlling single semiconductor qubits: a review”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Diverse methods and practical aspects in controlling single semiconductor qubits: a review

Jia-Ao Peng, Chu-Dan Qiu, Wen-Long Ma, Jun-Wei Luo

J. Semicond. 2026, 47(1): 011101 doi: 10.1088/1674-4926/24120040

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研究论文

3 日盲紫外光调制的β氧化镓单片集成全波桥式整流器

全波桥式整流器是电力传输系统中交流到直流转换的核心模块，超宽禁带赋予了氧化镓8 MV/cm极强的电学击穿场强，这种优势在全波桥式整流器领域具有重要的应用潜力。对于氧化镓二极管而言，水平结构器件布局更利于大规模集成，超薄的Ga₂O₃层也有利于散热。同时，Ga₂O₃本身还具有出色的日盲紫外（SUV）光吸收特性。因此，结合这些优点制造SUV光调制的Ga₂O₃全波桥式整流器，将会进一步拓展Ga₂O₃的应用场景，未来其可能出现在光控电源模块领域以及基于电力传输的光学编码通信系统中。

近日，西安邮电大学新型半导体器件与材料重点实验室陈海峰教授课题组联合西安诺瓦星云科技股份有限公司宗靖国博士技术团队与西安电子科学大学郝跃院士团队，基于100纳米超薄的β-Ga₂O₃制备了由水平肖特基势垒二极管（SBD）构成的单片集成全波桥式整流器，并展示了SUV光对其的调制特性。在SUV光照射下，该整流器对5、12和24 V不同频率的交流输入信号具有优良的全波整流特性。此外，实验结果验证了通过SUV光编码调节整流输出的可行性，这项工作将为开发光编码的Ga₂O₃交流-直流转换器提供积极的促进作用。