近日，北京理工大学集成电路与电子学院柔性电子器件与智造研究所在《Matter》上发表题为“High-performance 2D perovskite-based flexible photodetectors for optical communication and information encryption”的学术论文。论文报道了一种以二维钙钛矿柔性光电探测器作为调制光接收器的光无线通信系统。通过电荷收集窄化原理设计了具有双波段响应特性的高稳定柔性光电探测器。基于该探测器的优异性能，论文提出了一种利用488nm和532nm光作为独立信息传输通道的多路加密通信系统，以提高信息传输的安全性。此外，设计的无线光通信系统实现了车辆的实时定位和信息双向传输，并将光通信结果实时呈现在用户界面。北京理工大学是第一单位，北京理工大学硕士研究生冯凯佳为论文的第一作者，李营副教授和沈国震教授为通讯作者。
在无线通信技术迅猛发展和移动设备普遍应用的背景下，光通信技术凭借其超高的传输速率、高安全性、低误码率和低成本等优点，正成为现代通信研究的研究热点。尽管传统光电探测器技术已较为成熟，但其较高的工作电压、成本压力及材料脆性等问题，制约了该技术在低能耗、柔性可穿戴设备领域的拓展应用。值得关注的是，二维Ruddlesden-Popper钙钛矿材料具有制备工艺简单、机械柔韧性好、光吸收系数高和载流子寿命长等优势，这些特性使其在柔性光电探测器领域展现出独特的价值。另外，该材料具有有机无机层交替排列的层状结构，构建了天然的分子级防护屏障，相比传统3D钙钛矿材料具有更突出的环境稳定性，可有效抵御水氧侵蚀。
本文提出了一种基于柔性二维Ruddlesden - Popper （RP）钙钛矿光电探测器的无线光通信系统。厚度优化后的光电探测器具有良好的长时间运行稳定性、热稳定性和柔性稳定性，在488 nm和532 nm的可见光范围内具有较高的响应。在此基础上，提出了一种多路复用加密通信系统，利用488 nm和532 nm光作为独立的信息传输通道，将待传输信息编码为488 nm和532 nm光的混合信号，接收端可以通过特殊密钥和特殊加密规则解密真实信息，显著提高了信息传输的安全性。将制备的柔性光电探测器集成到所设计的光无线通信系统中，成功实现了车辆的实时定位和信息双向传输，并将光通信结果实时呈现在用户界面。
论文通过材料合成、实验探究和理论验证，制备了具有优异光电性能和高稳定性的柔性二维钙钛矿光电探测器，构建了一个无线光通信系统，实现了车辆的实时定位和信息双向传输。该研究为二维钙钛矿材料在下一代柔性光电器件中的应用开辟了新的道路，进一步推动了光通信技术的发展
论文详情：Kaijia Feng, Ying Li*, Yancheng Chen, Zhongming Wei and Guozhen Shen*, High-performance 2D perovskite-based flexible photodetectors for optical communication and information encryption.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.101998
附柔性电子器件与智造研究所及论文作者简介：
柔性电子器件与智造研究所依托北京理工大学集成电路与电子学院，瞄准国际科技前沿与国家重大需求，围绕柔性电子器件与系统，从半导体材料合成、工艺开发、设备研制、系统研制等方面开展系统的前沿基础与应用研究。通过微电子、光电子、量子信息、力学、仿生、医疗等多学科领域深度交叉，面向柔性薄膜晶体管与应用、柔性光电器件与视觉芯片、柔性感知与智能机器人、仿生传感器与健康医疗、柔性多功能集成系统的设计与应用等多个方面，努力打造国际一流、独具特色的柔性智能电子研发与智造平台。研究所目前已经形成了由国家级领军人才为带头人，国家级青年人才等为骨干的学术队伍。研究所多项科研成果在Nature/Science子刊等国际重要学术期刊上发表，并多次被Nature子刊、中央电视台等学术与新闻媒体关注和报道。
李营，北京理工大学预聘副教授，博士生导师。主要研究方向为基于金属卤化物和氧化物的光电探测器及仿生视觉传感器研究。以第一/通讯作者在Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.，Light Sci. Appl.等期刊发表论文20余篇，论文总引用2000余次，ESI高被引论文3篇。
沈国震，北京理工大学集成电路与电子学院特聘教授、博士生导师，柔性电子器件与智造研究所所长，国家级领军人才。长期从事低维半导体材料及相关柔性电子器件的研究。以第一完成人身份获北京市科学技术二等奖、中国材料研究学会科学技术一等奖等。现任英国皇家化学会会士、中国材料研究学会理事。发表SCI收录论文300余篇，获引用超过3万，H-index为97。
