适合可见光通信的LED器件

简介：
本研究聚焦于开发适用于可见光通信技术的高效LED器件，旨在提升数据传输速率与通信稳定性。通过优化材料选择及结构设计，实现高亮度、低能耗和快速响应时间，为下一代室内高速无线网络提供可靠硬件支持。 LED器件的调制带宽是决定可见光通信系统信道容量及传输速率的关键因素，受到实际调制深度、伏安特性等多种因素的影响。研究LED器件在高速状态下的发光特性和提升其调制性能对改进新型可见光通信系统的效能至关重要。 调制带宽指的是当LED加载模拟信号（如正弦波）时，在直流工作状态下能承载的最大频段宽度，通常定义为输出交流光功率降至某一低参考频率值一半时的对应频率。测试方法一般是测量不同载有信号频率下的光强度变化曲线以确定其范围。 影响调制性能的因素主要包括RC时间和载流子自发辐射寿命两个方面：LED多量子阱结构中的电荷限制效应导致了上升时间（即RC时间），这主要受结电容的影响，对高频信号有一定延迟作用；而器件内载流子的复合与光子逃逸的时间则直接影响到调制带宽。 降低RC时间可以通过优化设计来实现。通过实验测量和理论计算可以获取相关参数值，并据此调整等效电路特性以提升性能。 另外，使用GZO薄膜材料能够有效减少结电容：将p型GaN层刻出台面并在其上制作环形电极可减小实际电容；同时利用横向电阻较大的特点限制电流沿垂直方向流动，从而进一步降低有效电容值。这些措施均有助于提高LED调制带宽。 此外，采取串联方式也是提升调制速率的有效手段：将多个相同LED器件进行串联连接后虽然总的RC时间不变但可以显著增加总阻抗并减少总体电容量，进而改善整体的响应速度和性能表现。 综上所述，改进LED器件的设计以优化其调制带宽是提高可见光通信系统效能的重要途径。