主要观点总结
文章介绍了双重电子学（dualtronics）在现代电子与光电子领域的应用，以及康奈尔大学Len van Deurzen团队在Nature期刊上发表的最新论文。该研究提出了一种单片集成的HEMT-LED结构，利用GaN衬底的导电性，实现了更高效的电流调控和更小的器件尺寸。该结构具有在微型LED和透明薄膜晶体管集成方面的应用潜力，并展示了双电子结构在通信、传感和集成电路技术领域的未来发展前景。
关键观点总结
关键观点1: 双重电子学概念介绍及研究背景
双重电子学作为一种新兴概念，旨在集成光电子器件与高性能晶体管。研究面临挑战，如制造过程中的异质结构选择性去除或再生生长问题。
关键观点2: 康奈尔大学Len van Deurzen团队的研究成果
团队提出了单片集成的HEMT-LED结构，利用GaN衬底的导电性，实现电流和光输出的高效控制。这一结构展示了在微型LED和透明薄膜晶体管集成方面的潜力。
关键观点3: 研究亮点与优势
实验首次实现单片集成的HEMT-LED结构，证明了双电子光子概念的可行性；实验通过对导电GaN基底的背栅效应进行调控，实现了HEMT的有效开关；该结构为集成微型LED和透明薄膜晶体管提供了可能性，具有节省空间和成本的潜力。
关键观点4: 文献信息和华算的服务
文章在Nature期刊上发表，强调了华算在同步辐射方面的专业服务，包括三代光源、全球机时、最快一周出结果等。此外，华算还有500+博士团队护航，助力研究在顶级期刊发表。
正文
在现代电子与光电子领域，双重电子学（dualtronics）作为一种新兴概念，因其在集成光电子器件与高性能晶体管方面的潜力而成为研究热点。然而，传统的器件集成面临着许多挑战，例如在制造过程中需要选择性去除或再生生长不同层次的异质结构，这会导致光发射的衰减和接触的劣化。
为了解决这一问题，
康奈尔大学Len van Deurzen团队
携手在Nature期刊上发表了题为“Using both faces of polar semiconductor wafers for functional devices”的最新论文。科学家们提出了一种单片集成的HEMT-LED结构，该结构利用了GaN衬底的导电性，将LED的阴极用作HEMT的背栅，从而实现更高效的电流调控和更小的器件尺寸。
该研究通过精确的单片切换测量，证明了这一双重电子学结构的可行性。结果显示，在调制HEMT和LED之间的开关状态时，器件能够以高效的方式进行电流和光输出的控制，展示了其在微型LED和透明薄膜晶体管（TFT）集成方面的应用潜力。这种单片集成方案不仅减少了所需的元件数量，还大幅降低了成本和面积，极大地提高了器件的集成度和性能。
此外，这一双重电子学的概念扩展到了其他应用，如在同一衬底上结合激光二极管、半导体光放大器和电光调制器等，展现出在通信系统、功率电子及射频电子等领域的新兴机会。因此，双重电子学为在同一硅片上实现电子与光子功能的融合提供了新的思路和方法。
1. 实验首次实现了单片集成的HEMT-LED结构，证明了双电子光子（dualtronic）概念的可行性，开辟了新的器件集成方向。
2. 实验通过对导电GaN基底的背栅效应进行调控，实现了HEMT的有效开关，并在调制LED亮度时观察到光输出的快速变化，表明这种结构在光电应用中的潜力。
3. 结果显示，背栅电压能够显著控制HEMT的漏电流，即使在顶栅浮空的情况下，展示了新的功能性。此方法避免了传统的器件集成所需的复杂工艺，如选择性去除和再生长。
4. 通过在同一晶圆的不同极性面上实现电子和光子功能，研究为集成微型LED和透明薄膜晶体管（TFT）提供了可能性，从而减少了微型LED所需的组件数量，具有显著的节省空间和成本的潜力。
图1：HEMT-LED的等离子体辅助分子束外延生长示意图。
本文的研究展示了双电子结构（dualtronics）的潜力，为未来的光电子和电子器件的集成提供了新的思路。通过在同一块氮化镓（GaN）晶圆上实现单片集成的HEMT和LED，研究不仅提高了设备的功能密度，还有效利用了衬底表面，降低了生产多个晶圆的成本和材料浪费。这一创新使得光电器件（如激光二极管和光学放大器）与电子器件（如晶体管和光电探测器）在同一平台上的结合成为可能，进一步推动了微型LED和透明薄膜晶体管的应用。
此外，双电子结构的实现还为开发新型互补晶体管电路拓扑提供了基础，利用氮化物半导体的宽带隙特性，能够在功率电子和射频电子领域实现更高的性能。这些发现不仅为提高器件的性能开辟了新途径，还为未来的通信、传感和集成电路技术的发展奠定了重要基础。
