得益于二十世纪九十年代宽带隙复合半导体材料生长及掺杂技术取得的突破性进展,近年来,基于III族氮化物的有源与无源器件已经得到了很好的发展,如氮化镓发光二极管、氮化镓激光二极管、氮化镓基光电探测器、HEMT、低损耗波导等,尤其是基于氮化镓的蓝光LED和HEMT的发展已经进入了商业化阶段。随着氮化镓分立器件的技术越来越成熟,种类越来越多样,实现高效稳定的、可扩展功能的基于氮化镓材料的光电集成芯片成为了可能。相比于硅半导体材料,氮化物半导体材料更能满足高速、大功率、小体积、热稳定性好的电子市场需求。因此,基于氮化镓材料的光电集成芯片将是弥补硅基半导体集成芯片的不足的最佳选择。基于此背景,本文从InGaN/GaN多量子阱二极管的发光机理出发,根据多量子阱二极管的发光谱与探测谱之间存在重叠区,二极管可以探测到和其本身具有相同量子阱结构的二极管发出的光,得出多量子阱发光二极管既可以当作光发射器又可以当作光电探测器使用。本文在包含In GaN/GaN多量子阱的蓝宝石晶圆上制备两个相同的二极管,分别作为光发射器和光接收器,进而实现了基于氮化镓的收发一体式光电子芯片的同质集成。收发一体式光电子芯片具有同时发光和探测的能力,光接收器在零偏置和发光时均可以与光发射器建立空间上的光通信链路,实现PRBS数据和音乐信号的传输。除了双端的光通信测试,本文利用反射镜设计了逆向光通信测试,验证除了经衬底和空间横向传输的发射光外,收发一体式光电子芯片的接收器还可以探测到经反射镜反射回来的发射光。由此可证明,收发一体式光电子芯片可以制成光电反射式心率脉搏检测传感器。在此基础上,本文将收发一体式光电子芯片与放大、滤波电路集成,实现了可以完成心率脉搏检测的氮化物生物传感器。最后,本文制备了蓝光和绿光的环形集成光电子芯片,经过性能表征之后得出,从指尖采集的脉冲信号幅度大于从手腕采集的信号幅度。绿光集成光电子芯片采集的信号幅度明显弱于蓝光芯片。因此,蓝光集成光电子芯片更适合构成完整的心率脉搏检测的传感器原型。