熊猫体育手机版下载发光学报 紫外光通讯用深紫外LED光源

　　近十年来，跟着紫外固态器件的外延滋长、制备工艺以及封装本事的敏捷发扬，基于日盲区LED的紫外光通讯光源依赖高带宽、易于带领、无毒环保的利益渐渐代替了古板的汞灯、气体放电灯等光源。Micro-LED是新兴的工艺本事，它可能完成更大更匀称的注入电流密度，有利于商酌大注入形态LED物理形象。卓殊是近几年，UVC Micro-LED正在紫外光通讯、显示等范畴中发现出了广博的利用前景，惹起了人们的合心和商酌亲热。

　　指日，中邦科学院半导体商酌所刘乃鑫博士等正在《发光学报》（EI、Scopus、中心期刊）宣告了题为“紫外光通讯用日盲型LED商酌发展”的综述着作。

　　该综述核心先容了2019年以还报道的UVC Micro-LED商酌收获，并对其根基电光功能、通讯和片上集成利用举办了总结。末了，对深紫外LED，卓殊是深紫外Micro-LED器件的他日发扬趋向做了瞻望。

　　Micro-LED也叫μLED，是指台面尺寸正在1~100μm的LED芯片，比拟较古板深紫外LED芯片，它的电流扩展性好、散热疾、载流子寿命短和RC工夫常数小，有利于擢升通讯带宽。采用阵列排布后，比拟无别发光面积的古板深紫外LED光提取成果明明擢升。正在可睹光通信（如蓝光、绿光）中Micro-LED已被通常利用，可是正在日盲区紫外光通讯中，Micro-LED的工艺仍处于发扬阶段。对深紫外Micro-LED器件及利用的总结和长远剖释关于进一步抬高其功能具有主要旨趣。

　　正在日盲区紫外光通讯体系中，光源LED的调制带宽裁夺了通讯信道容量，它的亮度裁夺了单跳通讯的隔绝。老例的UVC LED的EQE正在1%~3%规模内，发光强度正在毫瓦级。正在光通讯中，老例LED的调制带宽合键受载流子寿命和RC工夫常数协同调控，而且与尺寸猛烈联系。

　　目前，UVC LED的工艺难点正在于光提取成果较低，这与P型层和接触金属的紫外光摄取，外延层/蓝宝石、外延层/氛围界面的全内反射，以及高Al组分带来的较难提取的TM模光子的发射填补相合。该形象晦气于通讯利用。针对这点，光子晶体、衬底背后粗化等一系列步骤被提出。目前运用古板大尺寸UVC LED通讯的最高速度高达2.4 Gb/s，最远隔绝可达125 m光源。

　　Micro-LED可能优化侧壁的光提取，而且它的尺寸小，合键受载流子寿命调控的调制带宽相对较高，以是相当利于光通讯的利用。

　　自2019年，Strathclyde大学初度报道欺骗262 nm紫外Micro-LED通讯阵列完成了1 Gb/s的通讯速度以还，关于紫外Micro-LED中的高注入电流密度、波长蓝移和半峰宽变窄等物理形象已被大方商酌。目前紫外Micro-LED合键商酌偏向是器件的制备工艺，根基物理形象，及其对通讯、显示方面利用本事擢升三个方面。

　　图2 （a）用于紫外光通讯的Micro-LED阵列的电极部门，（b）Micro-LED芯片部门

　　紫外光通讯的片上集成一般是指将同样MQWs机合的紫外LED（或者Micro-LED）和紫外探测器（PD）通过耦合波导连绵，欺骗发光-检测形象举办片上的紫外光通讯，完成光互联的本事。这种本事足够欺骗了高Al组分MQWs发射的横向传扬TM模光子。

　　2022年，中邦科学院半导体商酌所魏同波团队报道的274 nm LED和自驱动PD、波导的片上集成，正在片上通讯测验中完成600μm隔绝1MHz的通讯带宽。自驱动PD展现出127/131 ns的上升/低落响合时间是目前报道的自驱动PD最高功能。

　　图3（a）由S1-LED加载的发射信号，由S1-PD捕捉的采纳信号，（b）从S1-PD上获得的采纳信号拟合得出的上升/低落工夫，（c）正在1MHz下丈量的通讯眼图

　　目前，墟市量产UVC LED的商酌偏向齐集正在电光转化成果（WPED）和光提取成果优化方面，可量产的芯片的光提取成果从6%~12%向25%擢升，WPE由3%向6%擢升。量产产物功能擢升面对的寻事来自于外延、芯片及封装范畴，网罗擢升质料质地、优化封装质料、改良欧姆接触和低浸坐蓐本钱等。

　　目前，部门测验室制备器件的WPE可达6%~10%，估计2026年可冲破15%。将紫外LED和自驱动PD集成希望完成众功用体系，如及时检测光强的通讯、照明芯片等，但目前相应商酌处于发扬阶段。

　　大肆发扬Micro-LED是改良芯片光提取成果差、亮度低的有用计划。目前，对它的商酌齐集正在器件物理范畴，验证了其正在擢升LED功能方面的潜力，但功能仍与可睹光Micro-LED有很大差异。后续应改良其制备工艺，分身本钱和牢靠性，以期完成它正在商用范畴的高水准利用。

　　刘乃鑫，中邦科学院半导体商酌所助理商酌员，2009年于中邦科学院商酌生院得到博士学位，合键从事宽禁带氮化物半导体质料外延滋长及其发光器件制备工艺等联系商酌。

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