武汉纺织大学第1211期研究生论坛暨微电子学院第6期研究生论坛

6月25日下午，宽禁带半导体材料与器件工程研究中心团队于崇真楼北楼B2045举办了微电子学院2026年第6期研究生论坛。本次论坛吸引了团队成员及各方向导师的积极参与，现场学术气氛浓厚。

在论坛报告环节，刘震、付丹丹、尤日健、曾锋、戴泽理、王露露五位同学依次就各自研究领域的最新进展进行了详实汇报。随后的交流环节中，与会师生围绕汇报内容展开了热烈而深入的学术探讨。导师们对同学们的研究成果予以充分肯定，并就其中存在的难点与挑战提供了宝贵的指导与建设性建议。

此次论坛为研究生们提供了高质量的学术交流平台，不仅有效拓宽了科研视野，也激发了创新思维。与会同学纷纷表示受益匪浅，期待未来能持续参与此类活动，助力自身科研能力的全面提升。

刘震在本次汇报中针对传统光学鼠标在玻璃等低纹理光滑表面容易失灵的痛点，提出了在CMOS成像采样前加入固定幅相超表面的可行性方案。通过直接在光路中执行带限高通幅度调制和非零拓扑荷的螺旋相位调制，该结构能够在物理层面提前抑制低频反光背景，并显著增强对位移敏感的边缘细节和散射纹理。仿真结果表明，采用超表面预编码成像后，位移检测的相关峰主峰更加集中，平均位移误差较传统CMOS实现了大幅降低。此外，由于超表面为无源光学元件，该方案非常契合高回报率鼠标对低功耗和低延迟的硬件要求。

付丹丹展示了在太赫兹指纹谱检测超表面研究方面的最新进展，设计并制备了一种基于柔性聚酰亚胺（PI）衬底的像素化环形偶极子超表面传感器，其单元结构由一对镜像不对称的双开口谐振环组成。在太赫兹波激发下，该结构通过诱导反向循环电流形成首尾相连的磁偶极子排列，成功激发了高品质因子的环形偶极子（Toroidal dipole）亚辐射模式。该模式借助环形偶极子与电偶极子的干涉相消效应，有效抑制了远场辐射损耗，将电磁能量高度局域于结构近场，形成强烈的电磁热点，从而显著增强了光与物质的相互作用。模拟评估表明，该传感器对折射率变化表现出优异的线性响应，灵敏度达到257 GHz/RIU，共振强度灵敏度为48.85 RIU⁻¹。同时，通过引入像素化阵列设计，实现了太赫兹频段的宽带连续覆盖，并利用吸收诱导透明（AIT）效应有效放大了分子振动信号。实验以L-谷氨酸和D-谷氨酸两种手性对映体为模型分子，在10 mg/mL和20 mg/mL浓度下均成功区分二者，特征吸收峰分别位于1.235 THz和1.252 THz，峰位不随浓度变化，且D-谷氨酸的响应强度始终高于L-谷氨酸，准确反映了二者的本征吸收差异。该工作为发展高灵敏度、无标记、便携式太赫兹传感及手性分子识别提供了重要实验依据。

尤日健主要汇报了基于纺织结构的吸波传感设计。设计了一个边长大小不同的八边形吸波器，然后对大小八边形的边长的大小进行扫参，发现随着小八边形边长b的增加，高频吸收带向低频侧移动，而低频吸收带基本保持不变，然后是随着大八边形边长c的增加，低频吸收带向低频侧移动，而高频带不变。当改变小入射角从0-45度变化时，吸波率基本不变，到60度时开始下降，75度时显著下降。当介质厚度在0.3到0.7mm时，吸波率基本在90以上，但是当厚度在0.2mm以下时，吸波率明显下降，体现了其在压力传感器的潜在应用。

曾锋汇报了近期研究工作，他研究了在电磁波调控领域，吸透一体化机制（特指基于3D打印双层超材料的电磁波高频吸收与低频传输一体化机制）。它是一种在航空航天低可探测雷达罩等先进电磁窗材料中，当电磁波入射到材料表面时，由结构顶部的三维最小表面介电吸收体与底部的频率选择表面（FSS）协同参与并主导阻抗匹配与光谱能量管理的电磁调控过程。该机制会引发连续的导电损耗与界面极化损耗，甚至以空间低通滤波的形式将未完全吸收的高频波精准反射回吸收层进行二次重吸收，导致低频通信信号高效透射、高频干扰波转化为热能完美耗散，以及整体器件剖面厚度直接减半（仅为6 mm），是解决电磁波高损耗吸收与近零损耗传输之间固有物理矛盾的主要手段。与传统的金属多层频率选择雷斯伯（FSR）架构相比，该双层超材料吸透一体化机制虽然能实现明显更宽的操作带宽与更薄的剖面厚度，但多组分材料的无缺陷连续梯度制备以及复杂形貌的工程化放大也成为了制约下一代智能雷达罩系统规模化应用的核心挑战。

戴泽理聚焦于一篇发表于 Science Advances 的前沿研究展开汇报，该研究提出并验证了一种名为方向性衍射深度神经网络（D-²NN）的全新全光计算架构。该工作通过引入光的传播方向作为新的设计自由度，结合自旋解耦超表面技术，成功实现了多功能、高容量的全光信息处理，为下一代并行计算、模式识别与信息安全提供了颠覆性方案。

传统衍射深度神经网络（D²NN）虽已展现出全光机器学习与视觉任务的巨大潜力，但其功能通常局限于单一传播方向，难以满足日益增长的集成化与多任务处理需求。针对这一瓶颈，该研究创新性地利用三层自旋解耦超表面构建D-²NN。每层超表面由各向异性介质柱构成，可独立调控正交圆偏振通道的相位分布，从而在正向与反向传播路径上实现完全独立的功能编码。实验表明，该处理器在太赫兹波段（0.7 THz）下，可在正向通道识别手写数字（MNIST），在反向通道分类时尚产品（Fashion-MNIST），准确率分别达95%与89%，且实测电场分布与仿真结果高度吻合。

研究团队通过联合训练传播方向与层间距离，进一步地在四个方向-距离组合通道中分别实现了加、减、乘、除类计算功能。例如，输入数字“62”时，四个通道分别输出“8”（加法）、“4”（减法）、“12”（乘法）与“3”（除法），展示了多任务并行处理的能力。尤为突出的是，该架构还支持高容量信息加密：将目标明文（如“META”）拆分为“M”“E”“T”“A”四个部分，分别编码于不同方向通道中，仅当所有通道信息同时获取时方能还原完整消息，单通道截获仅呈现误导信息，显著提升了物理层安全性能。

王露露在本次组会汇报了有关分子指纹的多峰检测超表面结构。连续域束缚态（BIC）因具有极高的品质因子和局域场增强能力，是提升光与物质相互作用的理想平台。然而，传统BIC超表面通常仅支持单一共振，难以覆盖分子指纹的多峰检测需求，且此前实验上缺乏有效方案。针对这一问题，该研究设计了双开口谐振环超表面，通过调节内外环开口角度，在同一器件中同时激发对称保护型BIC与Friedrich‐Wintgen型BIC。实验测得模式M1–M3的Q值分别达12430、9371和796，电场增强最高达202倍。通过多极子分析和耦合模理论，作者揭示了多重BIC的物理机制。进一步将三个共振频率对准α‐乳糖在0.5、0.95和1.17 THz的特征吸收峰，仅用单个传感器即可清晰识别其指纹谱，吸收增强最大达116.5倍，而无超表面时无法检测到任何特征峰。该工作为太赫兹多频段传感和无标记生物检测提供了新思路。（通讯员：付丹丹）