一种用于可见光通信的芯片及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种用于可见光通信的芯片及其制备方法与应用。所述用于可见光通信的芯片，包括依次层叠设置的衬底、缓冲层、本征GaN层、第一GaN层、i

【技术实现步骤摘要】
一种用于可见光通信的芯片及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于可见光通信
，具体涉及一种用于可见光通信的芯片及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]可见光通信(Visible
‑
Light Communication，VLC)由于频谱宽广、数据传输保密性高、对人体无电磁辐射等优势，被认为是新一代移动通信的重要组成部分之一。同时，现代通信场景对通信的容量和速率的需求巨大，因此基于多色LED的VLC系统被提出解决这个问题。但是这同样对光电探测器提出了要求，尤其提出对多波段响应探测器单片集成的需求。
[0003]目前用于VLC研究的光电探测器主要为商用型的Si基探测器和研究型的InGaN基光电探测器。其中，Si材料由于带隙较小(1.1eV)，是一种宽光谱响应探测器。在可见光通信系统中使用时需要加入滤光片才能探测到相应的LED光源，这不仅造成了光信号的损失，还导致可见光通信系统成本的增加。
[0004]InGaN材料由于带隙可调(0.7～3.4eV)，可以和光源工作波长匹配，能最大程度的接收光信号，有效降低噪声和减少系统成本，成为可见光通信光电探测器最具潜力的候选者。但是目前InGaN基光电探测器的研究也集中在单一波长的PIN型和MSM型探测器上，对多波段响应的高性能InGaN基光电探测器单片集成芯片亟待研究。因此设计一种结构合理、工艺简单的多波段InGaN基光电探测器单一芯片，对于实现高速VLC系统的实现意义重大。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的第一个技术问题是：
[0006]提供一种用于可见光通信的芯片。通过对用于可见光通信的芯片的结构设计，能够实现高带宽芯片的双波段探测。
[0007]本专利技术所要解决的第二个技术问题是：
[0008]提供一种所述用于可见光通信的芯片的制备方法。
[0009]本专利技术所要解决的第三个技术问题是：
[0010]所述用于可见光通信的芯片的应用。
[0011]为了解决所述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0012]一种用于可见光通信的芯片，包括依次层叠设置的衬底、缓冲层、本征GaN层、第一GaN层、i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层、第二GaN层、i
‑
In
y
Ga1‑
y
N功能层、第三GaN层和顶电极；其中，0≤x＜1，0≤y≤1；
[0013]所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层、所述第二GaN层、所述i
‑
In
y
Ga1‑
y
N功能层和所述第三GaN层的侧壁均设SiO2隔离层；
[0014]在所述第一GaN层的上部设底电极，所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层侧壁的SiO2隔离层位于所述底电极与所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层之间；
[0015]所述第一GaN层为n
‑
GaN或p
‑
GaN层：
[0016]当第一GaN层为n
‑
GaN层时，所述第二GaN层为p
‑
GaN层，所述第三GaN层为n
‑
GaN层；
[0017]当第一GaN层为p
‑
GaN层时，所述第二GaN层为n
‑
GaN层，所述第三GaN层为p
‑
GaN层。
[0018]根据需要，所述光电探测器芯片可以为基于两个p
‑
i
‑
n结构的共用p型材料的n
‑
i
‑
p
‑
i
‑
n结构或共用n型材料的p
‑
i
‑
n
‑
i
‑
p结构。
[0019]根据本专利技术的一种实施方式，所述x>y。
[0020]在所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层和i
‑
In
y
Ga1‑
y
N功能层中，由于In组份越大，带隙越小，而x>y，因此所述i
‑
In
y
Ga1‑
y
N功能层的带隙大于所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层。
[0021]根据本专利技术的一种实施方式，将高带隙材料i
‑
In
y
Ga1‑
y
N功能层置于上部，将低带隙材料i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层置于下部。因为高带隙材料吸收截止波长短，低带隙材料吸收截止波长长，这样的组合能够最大程度利用不同波段。
[0022]根据本专利技术的一种实施方式，所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层和i
‑
In
y
Ga1‑
y
N功能层的厚度为30～200nm。
[0023]根据本专利技术的一种实施方式，所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层选自In
x
Ga1‑
x
N薄膜、In
x
Ga1‑
x
N/GaN薄膜或者In
x
Ga1‑
x
N/InGaN薄膜；所述i
‑
In
y
Ga1‑
y
N功能层选自In
y
Ga1‑
y
N薄膜、In
y
Ga1‑
y
N/GaN薄膜或者In
y
Ga1‑
y
N/InGaN薄膜。
[0024]优选的，所述In
x
Ga1‑
x
N/GaN薄膜优选为In
x
Ga1‑
x
N/GaN量子阱；所述In
x
Ga1‑
x
N/InGaN薄膜优选为In
x
Ga1‑
x
N/InGaN量子阱；所述In
y
Ga1‑
y
N/GaN薄膜优选为In
y
Ga1‑
y
N/GaN量子阱；所述In
y
Ga1‑
y
N/InGaN薄膜优选为In
y
Ga1‑
y...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于可见光通信的芯片，其特征在于：包括依次层叠设置的衬底、缓冲层、本征GaN层、第一GaN层、i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层、第二GaN层、i
‑
In
y
Ga1‑
y
N功能层、第三GaN层和顶电极；其中，0≤x＜1，0≤y≤1；所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层、所述第二GaN层、所述i
‑
In
y
Ga1‑
y
N功能层和所述第三GaN层的侧壁均设SiO2隔离层；在所述第一GaN层的上部设底电极，所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层侧壁的SiO2隔离层位于所述底电极与所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层之间；所述第一GaN层为n
‑
GaN或p
‑
GaN层：当第一GaN层为n
‑
GaN层时，所述第二GaN层为p
‑
GaN层，所述第三GaN层为n
‑
GaN层；当第一GaN层为p
‑
GaN层时，所述第二GaN层为n
‑
GaN层，所述第三GaN层为p
‑
GaN层。2.根据权利要求1所述的一种用于可见光通信的芯片，其特征在于：所述x>y。3.根据权利要求1所述的一种用于可见光通信的芯片，其特征在于：所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层和i
‑
In
y
Ga1‑
y
N功能层的厚度为30～200nm。4.根据权利要求3所述的一种用于可见光通信的芯片，其特征在于：所述i
‑
In
x
Ga1‑
x
N功能层选自In
x
Ga1‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，柴吉星，王文樑，李灏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：