2024年9月20日下午，北京大学电子学院前沿论坛第69期讲座成功举办。本次讲座邀请了清华大学黄翊东教授，分享了主题为“微纳结构：开启光电子芯片的新功能”的精彩报告。本次报告由电子学院魏贤龙副院长主持，150多名师生参与本次讲座。

讲座开始，黄翊东教授从光电子芯片和电子芯片的不同入手，着重讲解了光电子芯片功能实现的物理机制，带领大家深入微观世界，探索微纳结构中新的物理机制和特性，能为光电子芯片提供新的发展可能性，为打破“无芯”困境提供了全新的发展机遇。

然后，黄教授提出光电子芯片的功能依赖于光与物质的相互作用，核心在于调控基本粒子、准粒子和激元等的能量与动量关系（即“广义能带”）。在微纳尺度下通过精确调控物质结构及其与光子、表面等离激元、声子的相互作用，可以通过新结构产生新激励，实现新功能。

黄教授通过多项光电子芯片的研发实例，详细介绍了自由电子辐射芯片、实时光谱成像芯片、光控声学奇异点芯片、光学轨道角动量辐射芯片以及光量子态产生与操控芯片的最新研究进展。这些芯片通过创新的微纳结构设计，如双曲超材料、光子晶体超表面、纳米悬臂梁微腔等，实现了自由电子辐射、光谱成像、声子传感等前沿功能展示。其中，实时光谱成像芯片的研究成果已成功转化为产业应用，被广泛应用于自动驾驶、环境监测、物质检测、光谱天文观测以及光谱工业动态控制等多个领域。此外黄教授特别强调了学科交叉的重要性。例如，微纳光电子学与真空电子学的结合为自由电子辐射芯片的进一步研究提供了更广阔的空间；与生物医学的融合，则为实时光谱成像芯片在脑神经活动监测和病理诊断中的应用开辟了全新视野。

此外，黄教授强调，推动微纳结构光电子芯片的发展既需要前沿创新，也需突破制备工艺方面的瓶颈。光电子芯片材料种类繁多，工艺流程复杂，已有的CMOS技术尚不能满足多种材料的加工需求，且全球尚未有完整的光电芯片工艺平台能够实现理论设计的落地。为此，黄教授团队在光电子芯片制备工艺上深耕二十余年，取得了多项突破。团队在光子晶体刻蚀工艺、表面等离激元金属薄膜制备工艺和片上纳米悬臂梁制备工艺上取得了创新性成果，发明了诸如干法刻蚀侧壁钝化/侧蚀动态平衡技术、磁控溅射离子密度/速度均衡调控技术、低表面张力的湿法刻蚀技术等，成功搭建起了跨材料体系的微纳光电子芯片平台。这些成果突破了国际上的技术壁垒，为实现新功能的光电子芯片奠定了基础，同时推动了相关产业的进一步发展。

在互动环节，现场老师和同学们踊跃提问，黄教授逐一解答。当谈到如何平衡科学前沿与实际应用时，黄教授幽默地指出，科技的发展需要“顶天立地”，既要勇于探索未知的科研领域，也要推动已有成果的实际应用。她鼓励大家保持积极向上的态度，在各自的研究方向上深入挖掘，争取取得更大进展。最后，黄教授真挚祝愿老师和同学们再接再厉，在现有的微纳加工光电子芯片平台基础上积极创新，共同努力实现更大的突破。报告结束时，电子学院冯梅萍书记为黄教授颁发了北京大学电子学院前沿论坛纪念牌，并合影留念。