一种提高可见光通信中Micro-LED带宽方法技术

一种提高可见光通信中Micro‑LED带宽方法，涉及可见光通信领，包括以下步骤：1)根据Micro‑LED芯片有源区对芯片发光波长的调控机理，构建Micro‑LED芯片光学性能模型；2)根据步骤1)构建的Micro‑LED芯片光学性能模型制备微纳尺度下量子阱层露出的Micro‑LED芯片；3)在步骤2)制备的Micro‑LED芯片的侧壁沉积ALD层；4)在Micro‑LED芯片上沉积量子点，使量子点和侧壁量子阱接触，从而利用非辐射能量转移机制加大载流子复合效率，降低载流子寿命，进而提高Micro‑LED的‑3dB带宽。

A method of improving micro led bandwidth in visible light communication

【技术实现步骤摘要】
一种提高可见光通信中Micro-LED带宽方法
本专利技术涉及可见光通信领域，尤其涉及一种提高可见光通信中Micro-LED带宽方法。
技术介绍
LED半导体行业中，从传统的LCD到OLED再到如今的Micro-LED，在照明应用行业不断得到升级换代，目前Micro-LED虽然主要形成两大应用方向，一个是以苹果为代表的可穿戴市场；另一个是以三星等显示器厂商为代表的超大尺寸电视市场；但是将新一代甚至具有革新意义的显示技术——Micro-LED应用到同是具有极大发展前景的可见光通信中，作为可见光通信技术中的光源，是较为新颖的学术思想，同时前瞻性、可行性都有所保证，不仅拓展了Micro-LED的应用范围，同时为可见光通信的发展奠定了基础。可见光通信技术是利用Micro-LED发出高速明暗闪烁的信号来传递信息；在接收端通过光电探测器接收信号，经过编码、调制、解调便能够完成信号在Micro-LED信号发射端与接收端信号的传输功能。可见光通信技术可以作为当前WiFi和光纤上网补充接入手段，并且在无线频谱日益紧张的情况下，可见光的频谱资源非常丰富，使用无需授权，且能够在电磁受限或电磁信号敏感的条件下自由使用。另外，可见光通信系统的防泄密性极高，只要能够阻挡可见光的传输路径，信号就无法正常传输，一般的房间都能够阻止信号向外传播信号，因此能够保持私密性。将可见光通信实现规模化应用的一大瓶颈是光源的选取问题，由于从最初的LED的诞生到衍生出新一代Micro-LED，其半导体工艺设计初衷是从照明和色彩显示方面考量，而并未从通信方面考虑，因此传统的半导体工艺已限制了整个半导体行业中LED的带宽，可见光通信的传输速率和传输距离也因此受到限制。因此，寻找一种可以从源头增加可见光通信的传输带宽，进而提高可见光通信传输速率的方法，以及增加Micro-LED的发光强度，进而提高可见光通信的传输距离，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供，过非辐射能量转移的方法转移降低载流子寿命，进而提高Micro-LED调制带宽以增大可见光通信中信号传输速率；通过形成一定厚度的ALD(原子层沉积)进行Micro-LED的侧壁修复，提高Micro-LED的发光强度，进而增大可见光通信的传输距离为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种提高可见光通信中Micro-LED带宽方法，包括以下步骤：1)根据Micro-LED芯片有源区对芯片发光波长的调控机理，构建Micro-LED芯片光学性能模型；2)根据步骤1)构建的Micro-LED芯片光学性能模型制备微纳尺度下量子阱层露出的Micro-LED芯片；3)在步骤2)制备的Micro-LED芯片的侧壁沉积ALD层；4)在Micro-LED芯片上沉积量子点，使量子点和侧壁量子阱接触，从而利用非辐射能量转移机制加大载流子复合效率，降低载流子寿命。在步骤1)中，Micro-LED有源区的侧壁结构包括环状、柱状、孔状或其他立体结构。在步骤1)中，利用软件模拟不同规格的环状、柱状、孔状或其他立体结构下Micro-LED芯片中有源区的应力分布以及能带结构，获得不同规格的环状、柱状、孔状或其他立体结构中量子限制斯塔克效应对芯片发光波长的调控机理，然后软件仿真并优化不同规格的环状、柱状、孔状或其他立体结构下的光提取效率以及可与量子点发生接触的量子阱区域面积，从而构建Micro-LED芯片光学性能模型。在步骤2)中Micro-LED芯片的量子阱层形成有微纳结构下的环状、柱状、孔状或其他立体结构。步骤2)中Micro-LED芯片的制备方法包括以下步骤：1)光刻形成图案，将设计好的图案从掩膜版上转移到目标样本上；2)采用干蚀刻方法对Micro-LED进行蚀刻；3)沉积金属接触层；4)沉积量子阱层。在步骤3)中，根据ALD层厚度对Micro-LED芯片的出光强度和载流子寿命的影响，优化ALD层的厚度。在步骤4)中，通过对量子点溶液的喷速、喷嘴与基板的间距、喷嘴移动的速度的参数调控，在Micro-LED芯片上沉积一层均匀的量子点。相对于现有技术，本专利技术技术方案取得的有益效果是：1、本专利技术采用包括但不仅限于微纳尺度下的Micro-LED有源区环状结构，利用非辐射能量转移机制，能够大幅度降低载流子的寿命，进而提高Micro-LED的-3dB带宽；2、本专利技术在Micro-LED侧壁修复过程中，优化ALD层厚度，能够提高Micro-LED的发光效率和发光强度，增强光的传输距离；3、将本专利技术构建的Micro-LED应用到可见光通信中，能够大幅度提高系统的带宽，进而提高传输速率；发光强度增强后，可见光通信的传输距离相应增加。附图说明图1为微纳尺度下多重量子阱露出的Micro-LED芯片结构示意图；图2为微纳尺度下Micro-LED芯片有源区侧壁形成的环状、柱状、孔状结构示意图；图3为微纳尺度下多重量子阱侧壁沉积一定厚度ALD层的Micro-LED芯片结构示意图；图4为微纳尺度下喷涂量子点后的Micro-LED芯片结构示意图；图5为将Micro-LED结构作为可见光通信系统的发射光源的应用示意图。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术做进一步详细说明。参见图1，为Micro-LED芯片的的微观结构模型，该模型属于正装结构，即光的出射端在Micro-LED支柱的顶端，该结构的多重量子阱和量子点发生直接接触。参见图2，为微纳尺度下Micro-LED有源区形成的环状、柱状、孔状结构，最大限度地保证量子点与量子阱接触到的面积，基于非辐射能量转移机制，相对于其他方式，能够实现更低的载流子寿命，进而能够得到更高的Micro-LED的-3dB带宽，最终实现更快的可见光通信速率。参见图3，为微纳尺度下多重量子阱侧壁沉积一定厚度ALD层的Micro-LED结构，由于Micro-LED的尺度小，在芯片蚀刻过程中，往往不能忽视Micro-LED的侧壁缺陷导致的出光强度变弱的问题，进而也会影响可见光通信传输的距离，因此需在Micro-LED侧壁沉积一定厚度的ALD层；在基于包括但不限于微纳尺度下Micro-LED环状、柱状、孔状结构中，利用侧壁修复技术沉积一定厚度的ALD层，能够降低由于侧壁缺陷与表面复合导致的漏电流增加，进而提高Micro-LED的发光强度，在可见光通信方案中，能够增强可见光通信的传输距离，然而，当利用ALD层对Micro-LED进行侧壁修复时，量子点与芯片有源区量子阱之间就会被ALD层隔开。ALD层的沉积厚度越大，量子点与量子阱的间距越大，非辐射能量转移机制的效果就越弱。如果非辐射能量转移机制在Micro-LED芯片有源区载流子复合中占据主导地位，而ALD层对芯片发光强度的提升又可能不足本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高可见光通信中Micro-LED带宽方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)根据Micro-LED芯片有源区对芯片发光波长的调控机理，构建Micro-LED芯片光学性能模型；/n2)根据步骤1)构建的Micro-LED芯片光学性能模型制备微纳尺度下量子阱层露出的Micro-LED芯片；/n3)在步骤2)制备的Micro-LED芯片的侧壁沉积ALD层；/n4)在Micro-LED芯片上沉积量子点，使量子点和侧壁量子阱接触，从而利用非辐射能量转移机制加大载流子复合效率，降低载流子寿命。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高可见光通信中Micro-LED带宽方法，其特征在于包括以下步骤：
1)根据Micro-LED芯片有源区对芯片发光波长的调控机理，构建Micro-LED芯片光学性能模型；
2)根据步骤1)构建的Micro-LED芯片光学性能模型制备微纳尺度下量子阱层露出的Micro-LED芯片；
3)在步骤2)制备的Micro-LED芯片的侧壁沉积ALD层；
4)在Micro-LED芯片上沉积量子点，使量子点和侧壁量子阱接触，从而利用非辐射能量转移机制加大载流子复合效率，降低载流子寿命。


2.如权利要求1所述的一种提高可见光通信中Micro-LED带宽方法，其特征在于：在步骤1)中，Micro-LED有源区的侧壁结构包括环状、柱状、孔状或其他立体结构。


3.如权利要求2所述的一种提高可见光通信中Micro-LED带宽方法，其特征在于：在步骤1)中，利用软件模拟不同规格的环状、柱状、孔状或其他立体结构下Micro-LED芯片中有源区的应力分布以及能带结构，获得不同规格的环状、柱状、孔状或其他立体结构中量子限制斯塔克效应对芯片发光波长的调控机理，然后软件仿真并优化不同规格的环状、柱状、孔状或其他立体结构下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴挺竹，王泽平，陈兵，林岳，刘青青，陈忠，吕毅军，高巨守，刘梦，
申请(专利权)人：厦门大学，福建恒昊网络科技有限公司，中国移动通信集团福建有限公司厦门分公司，
类型：发明
国别省市：福建;35