一种利用原子层沉积技术提高微型LED调制带宽的办法制造技术

一种利用原子层沉积技术提高微型LED调制带宽的办法，涉及光通信技术领域。提供一种利用原子层沉积技术来提高微型LED调制带宽的办法；主要通过在Mini

【技术实现步骤摘要】
一种利用原子层沉积技术提高微型LED调制带宽的办法


[0001]本专利技术涉及光通信
，尤其是涉及一种利用原子层沉积技术提高微型LED调制带宽的办法。

技术介绍

[0002]光通信技术是指利用可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式。Mini
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LED光通信是基于Mini
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LED具有切换速度快的特点，利用配备有Mini
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LED的照明设备和电子显示屏等发出的用肉眼无法识别的高速光波信号来对信息进行调制和传输，然后通过APD等光电转换器接收光信号并从光信号中恢复出原始信息的通信技术。无论是应用于何种场景的光通信系统，其均由输入和处理电路、驱动调制电路、光学系统以及光电探测器等组成；其中，驱动调制电路、输入和处理电路共同构成光通信系统的光发射部分。光发射部分的功能是将信号源信号转换成便于信道传输的电信号以及将电信号调制成相应的光信号。而光学系统和光电探测器等模块构成光通信系统的光接收部分。光接收部分实现的功能正好与光发射部分相反，即主要完成光信号的接收和转换。
[0003]光通信作为下一代高速接入技术的一个有前途的解决方案，是射频通信的重要补充。相比较传统的射频通信，光通信具有诸多优点：一是带宽资源丰富，当前广泛使用的射频通信，其电磁波频谱资源十分有限，并且需要审批授权。而光通信除能够提供丰富的频谱资源外，还无需相关机构授权；二是安全性高，光通信技术的传输媒介是可见光，因为可见光无法穿透墙壁等遮挡物，所以传输被限制在一定范围内，这就能够有效地避免传输信息的泄露，从而保证信息的安全性；三是应用领域广，光通信不产生电磁辐射，也不容易受外部电磁干扰影响，因此能够广泛应用在对电磁干扰敏感的特殊场合，如加油站和医院等。
[0004]虽然光通信可以满足用户在高速、安全等方面的要求，并且为无线通信提供一种全新的接入方式。但是，光通信本身存在一定的局限性，即当前VLC系统中可用光源的调制带宽不高，因此阻碍该项技术的大规模应用。
[0005]LED调制带宽满足公式：
[0006][0007]式中，τ、d、e和J分别代表载流子寿命、有源层厚度、基本电荷以及注入电流密度，B代表辐射复合系数。由上述公式可见，LED的调制带宽会随着载流子寿命的降低而提高。
[0008]VLC系统中常用的光源是基于InGaN量子阱的C面微型发光二极管，但目前光源的调制带宽会受到载流子复合速率的固有限制，但随着芯片尺寸的减低，芯片的电流密度注入效率可以明显提升，载流子寿命相较于与普通LED明显缩短，因此小尺寸LED芯片在光通信领域有着广阔的应用前景，但是目前小尺寸Ш族氮化物LED的制备方法还是主要通过干法蚀刻技术，这种方法不可避免会对芯片侧壁造成损伤，这些会导致Mini
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LED发热加剧性能下降，特别是会使载流子寿命增，发光强度减弱，从而限制光通信的速率和距
离，阻碍了光通信的普及。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种利用原子层沉积技术来提高微型LED调制带宽的办法；主要通过在Mini
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LED侧壁沉积一定厚度的ALD来降低载流子寿命以获得较高的调制带宽，并最终实现提高VLC通信速率的目的；通过在Mini
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LED表面形成一定厚度的ALD钝化层除能提升通信速率外，还可以增大器件的发光强度，进而增加系统的通信距离。
[0010]本专利技术所述利用原子层沉积技术提高微型LED调制带宽的办法，包括以下步骤：
[0011]1)利用干法刻蚀技术制备Mini
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LED；
[0012]2)采用ALD沉积法，在干法刻蚀后的Mini
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LED侧壁沉积一层ALD钝化层，用于修补被等离子刻蚀造成的破坏性表面；
[0013]3)在光通信系统的发送端采用步骤2)制备所得Mini
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LED作为光源，即可实现提高微型LED调制带宽。
[0014]在步骤2)中，所述ALD钝化层的厚度可为70～150nm。
[0015]以下给出本专利技术的原理：
[0016]微型发光二极管的调制带宽满足公式(1)：
[0017][0018]从上式可以看出，调制带宽主要取决于Mini
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LED的载流子寿命。
[0019]Mini
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LED的总载流子寿命τ，可以用式(2)描述：
[0020][0021]式中，τ
r
和τ
nr
分别代表辐射复合和非辐射复合的载流子寿命。
[0022]目前制造Ш族氮化物Mini
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LED的最主要方法是采用干法刻蚀技术，但是干法蚀刻技术会对器件侧壁造成不可避免的损坏。侧壁缺陷产生后，在相同注入电流密度下的载流子浓度会降低。此外，侧壁缺陷也会降低QCSE的库仑屏蔽效应，并且由于量子阱中电子和空穴的波函数重叠较少，辐射复合系数B也变小。因此，由载流子浓度和辐射复合系数B共同决定的辐射复合寿命τ
r
将增加。此外，非辐射复合载流子寿命τ
nr
会随着侧壁缺陷后注入量子阱的有效载流子浓度的降低而增加。无论是辐射复合载流子寿命τ
r
还是非辐射复合载流子寿命τ
nr
，均会因侧壁缺陷的引入而增加。因此，侧壁缺陷会使器件总的载流子寿命增加。根据Mini
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LED的
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3dB带宽公式(1)可知，载流子寿命的增加会降低器件的调制带宽。侧壁缺陷除影响Mini
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LED的调制带宽外，还会降低Mini
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LED的发光效率以及发光强度从而限制光通信的距离。因此，要想实现光通信的大规模应用，让高速、远距离通信成为可能，就必须采取相应的技术手段来减小损坏对器件的影响，因此对Mini
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LED的侧壁缺陷进行修复就显得尤为必要。
[0023]目前对侧壁缺陷进行修复最常采用的方法是PECVD法，该方法的原理是在低气压下，利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上产生辉光放点，利用辉光放点使样本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用原子层沉积技术提高微型LED调制带宽的办法，其特征在于包括以下步骤：1)利用干法刻蚀技术制备Mini
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LED；2)采用ALD沉积法，在干法刻蚀后的Mini
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LED/Micro
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LED侧壁沉积一层ALD钝化层，用于修补...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴挺竹，林万胜，潘建华，卢霆威，郭伟杰，林岳，陈国龙，郭自泉，吕毅军，陈忠，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：