高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件。
【背景技術(shù)】
[0002]可見(jiàn)光通信技術(shù)采用LED作為光源，利用LED燈光進(jìn)行高速閃爍來(lái)傳輸信息，使LED作為照明光源時(shí)同時(shí)可以高速通信，這種將照明與通信相結(jié)合的新技術(shù)，極大地推動(dòng)了下一代照明和通信技術(shù)的發(fā)展。可見(jiàn)光通信LED作為通信光源，具有快速響應(yīng)、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)易、安全性高、抗電磁干擾和頻率資源豐富等特點(diǎn)，在照明與通信、視覺(jué)信號(hào)與數(shù)據(jù)傳輸、顯示與數(shù)據(jù)通信、室內(nèi)定位等方面具有廣泛的應(yīng)用，預(yù)計(jì)全球具有及十億美元市場(chǎng)需求。美國(guó)、日本等國(guó)家高度重視該技術(shù)的應(yīng)用，可見(jiàn)光通信技術(shù)在速度和傳輸距離等方面也均取得了較大的進(jìn)展，傳輸速率由幾十Mbit/s提高至數(shù)Gbit/s，由離線到實(shí)時(shí)傳輸，由低階調(diào)制到高階調(diào)制。但是現(xiàn)階段可見(jiàn)光通信大多處于實(shí)驗(yàn)階段，雖然整體系統(tǒng)已有實(shí)現(xiàn)，但受制于響應(yīng)速率、發(fā)光面積等因素的影響，可見(jiàn)光通信技術(shù)離實(shí)用階段還有一定的距離，系統(tǒng)的各項(xiàng)性能有待進(jìn)一步提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件，采用的技術(shù)方案如下:
一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件，包括可見(jiàn)光通信LED器件、負(fù)電極和正電極，所述可見(jiàn)光通信LED器件內(nèi)共有若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片，所述若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片采用并聯(lián)電氣連接的方式連接，若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片之間形成溝道，所述溝道填充了絕緣層，以使得芯片之間相互電氣隔離，每個(gè)長(zhǎng)條形芯片包括襯底、產(chǎn)生電子的η型層、電子和空穴復(fù)合的量子阱層、產(chǎn)生空穴的P型層和ITO導(dǎo)電層，所述產(chǎn)生電子的η型層與所述襯底接觸，所述ITO導(dǎo)電層與芯片頂部的金屬電極相接觸，所述正電極與襯底之間設(shè)有絕緣層和金屬導(dǎo)線。
[0004]在工作時(shí)，產(chǎn)生電子的η型層提供電子，產(chǎn)生空穴的P型層提供電荷，它們同時(shí)在電子和空穴復(fù)合的量子阱層復(fù)合并且發(fā)光，芯片頂部的金屬電極、芯片的襯底與負(fù)電極相連，形成正負(fù)電源。
[0005]通信發(fā)光器件的頻率響應(yīng)速率與芯片的尺寸有直接關(guān)系，相同晶片材料制成的芯片，尺寸越小，調(diào)制帶寬越高，而這主要是由于小尺寸芯片中載流子能迅速在器件中分布，并且在量子阱中復(fù)合發(fā)光。同時(shí)，小尺寸芯片還具有可以在更高的載流子濃度情況下工作，因此可更進(jìn)一步提高器件的響應(yīng)頻率。本發(fā)明通過(guò)采用長(zhǎng)條形小尺寸發(fā)光芯片結(jié)構(gòu)，大大降低了通信發(fā)光器件的尺寸。同時(shí)，在芯片頂部同時(shí)采用金屬電極和ITO導(dǎo)電層能使電荷較快在整個(gè)芯片均勻分布，有效提升響應(yīng)速率，即提升可見(jiàn)光通信器件的響應(yīng)時(shí)間。另外，長(zhǎng)條形芯片在電極之間的距離非常狹小，有利于載流子在每個(gè)長(zhǎng)條形芯片內(nèi)部進(jìn)行傳輸，提高了電流在芯片中的分布速率，從而提高了器件的響應(yīng)速率。
[0006]作為優(yōu)選，所述可見(jiàn)光通信LED器件內(nèi)共有四個(gè)長(zhǎng)條形芯片。
[0007]作為優(yōu)選，所述溝道是采用化學(xué)方法刻蝕形成的。
[0008]作為優(yōu)選，所述絕緣層為S12*緣層。
[0009]作為優(yōu)選，所述襯底為碳化硅襯底。
[0010]作為優(yōu)選，所述金屬電極為采用蒸鍍或?yàn)R射法制備而成的環(huán)形金屬正電極。
[0011 ] 作為優(yōu)選，所述長(zhǎng)條形芯片是利用GaN或SiC為材料，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相外延沉積技術(shù)制造的GaN或InGaN芯片。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過(guò)采用長(zhǎng)條形小尺寸發(fā)光芯片結(jié)構(gòu)，大大降低了通信發(fā)光器件的尺寸。同時(shí)，在芯片頂部同時(shí)采用金屬電極和ITO導(dǎo)電層能使電荷較快在整個(gè)芯片均勻分布，有效提升響應(yīng)速率，即提升可見(jiàn)光通信器件的響應(yīng)時(shí)間。另外，長(zhǎng)條形芯片在電極之間的距離非常狹小，有利于載流子在每個(gè)長(zhǎng)條形芯片內(nèi)部進(jìn)行傳輸，提高了電流在芯片中的分布速率，從而提高了器件的響應(yīng)速率。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的可見(jiàn)光通信器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的可見(jiàn)光通信器件的截面圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例的長(zhǎng)條形芯片的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0015]實(shí)施例:如圖1至圖4所示，一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件，包括可見(jiàn)光通信LED器件105、負(fù)電極102和正電極103，所述可見(jiàn)光通信LED器件105內(nèi)共有若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片，所述若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片采用并聯(lián)電氣連接的方式連接，若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片之間形成溝道，所述溝道填充了絕緣層，圖3中，編號(hào)為110至112的部件為絕緣層，以使得芯片之間相互電氣隔離，每個(gè)長(zhǎng)條形芯片包括襯底118、產(chǎn)生電子的η型層119、電子和空穴復(fù)合的量子阱層120、產(chǎn)生空穴的P型層121和ITO導(dǎo)電層122，所述產(chǎn)生電子的η型層119與所述襯底118接觸，所述ITO導(dǎo)電層122與芯片頂部的金屬電極相接觸，圖3中，編號(hào)113至117的部件為金屬電極，所述正電極103與襯底118之間設(shè)有絕緣層和金屬導(dǎo)線104。
[0016]在工作時(shí)，產(chǎn)生電子的η型層119提供電子，產(chǎn)生空穴的P型層121提供電荷，它們同時(shí)在電子和空穴復(fù)合的量子講層120復(fù)合并且發(fā)光，芯片頂部的金屬電極、芯片的襯底118與負(fù)電極102相連，形成正負(fù)電源。
[0017]通信發(fā)光器件的頻率響應(yīng)速率與芯片的尺寸有直接關(guān)系，相同晶片材料制成的芯片，尺寸越小，調(diào)制帶寬越高，而這主要是由于小尺寸芯片中載流子能迅速在器件中分布，并且在量子阱中復(fù)合發(fā)光。同時(shí)，小尺寸芯片還具有可以在更高的載流子濃度情況下工作，因此可更進(jìn)一步提高器件的響應(yīng)頻率。本實(shí)施例通過(guò)采用長(zhǎng)條形小尺寸發(fā)光芯片結(jié)構(gòu)，大大降低了通信發(fā)光器件的尺寸。同時(shí)，在芯片頂部同時(shí)采用金屬電極和ITO導(dǎo)電層122能使電荷較快在整個(gè)芯片均勻分布，有效提升響應(yīng)速率，即提升可見(jiàn)光通信器件的響應(yīng)時(shí)間。另外，長(zhǎng)條形芯片在電極之間的距離非常狹小，有利于載流子在每個(gè)長(zhǎng)條形芯片內(nèi)部進(jìn)行傳輸，提高了電流在芯片中的分布速率，從而提高了器件的響應(yīng)速率。
[0018]所述可見(jiàn)光通信LED器件105內(nèi)共有四個(gè)長(zhǎng)條形芯片，圖3中，編號(hào)為106至109的部件為長(zhǎng)條形芯片。
[0019]所述溝道是采用化學(xué)方法刻蝕形成的。
[0020]所述絕緣層為S12*緣層。
[0021 ] 所述襯底為碳化硅襯底。
[0022]所述金屬電極113至117為采用蒸鍍或?yàn)R射法制備而成的環(huán)形金屬正電極。
[0023]所述長(zhǎng)條形芯片是利用GaN或SiC為材料，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相外延沉積技術(shù)制造的GaN或InGaN芯片。
[0024]本實(shí)施例通過(guò)采用長(zhǎng)條形小尺寸發(fā)光芯片結(jié)構(gòu)，大大降低了通信發(fā)光器件的尺寸。同時(shí)，在芯片頂部同時(shí)采用金屬電極和ITO導(dǎo)電層能使電荷較快在整個(gè)芯片均勻分布，有效提升響應(yīng)速率，即提升可見(jiàn)光通信器件的響應(yīng)時(shí)間。另外，長(zhǎng)條形芯片在電極之間的距離非常狹小，有利于載流子在每個(gè)長(zhǎng)條形芯片內(nèi)部進(jìn)行傳輸，提高了電流在芯片中的分布速率，從而提高了器件的響應(yīng)速率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件，包括可見(jiàn)光通信LED器件、負(fù)電極和正電極，其特征在于，所述可見(jiàn)光通信LED器件內(nèi)共有若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片，所述若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片采用并聯(lián)電氣連接的方式連接，若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片之間形成溝道，所述溝道填充了絕緣層，以使得芯片之間相互電氣隔離，每個(gè)長(zhǎng)條形芯片包括頂部的金屬電極、襯底、產(chǎn)生電子的η型層、電子和空穴復(fù)合的量子阱層、產(chǎn)生空穴的P型層和ITO導(dǎo)電層，所述產(chǎn)生電子的η型層與所述襯底接觸，所述ITO導(dǎo)電層與金屬電極相接觸，所述正電極與襯底之間設(shè)有絕緣層和金屬導(dǎo)線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件，其特征在于，所述可見(jiàn)光通信LED器件內(nèi)共有四個(gè)長(zhǎng)條形芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件，其特征在于，所述溝道是采用化學(xué)方法刻蝕形成的。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件，其特征在于，所述絕緣層為Si O2絕緣層ο5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件，其特征在于，所述襯底為碳化硅襯底。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件，其特征在于，所述金屬電極為采用蒸鍍或?yàn)R射法制備而成的環(huán)形金屬正電極。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件，其特征在于，所述長(zhǎng)條形芯片是利用GaN或SiC為材料，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相外延沉積技術(shù)制造的GaN或InGaN芯片。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種高響應(yīng)速率通信發(fā)光器件，包括可見(jiàn)光通信LED器件、負(fù)電極和正電極，所述可見(jiàn)光通信LED器件內(nèi)共有若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片，所述若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片采用并聯(lián)電氣連接的方式連接，若干個(gè)長(zhǎng)條形芯片之間形成溝道，所述溝道填充了絕緣層，以使得芯片之間相互電氣隔離，每個(gè)長(zhǎng)條形芯片包括襯底、產(chǎn)生電子的n型層、電子和空穴復(fù)合的量子阱層、產(chǎn)生空穴的p型層和ITO導(dǎo)電層，所述產(chǎn)生電子的n型層與所述襯底接觸，所述ITO導(dǎo)電層與芯片頂部的金屬電極相接觸，所述正電極與襯底之間設(shè)有絕緣層和金屬導(dǎo)線。本發(fā)明通過(guò)采用長(zhǎng)條形小尺寸發(fā)光芯片結(jié)構(gòu)，大大降低了通信發(fā)光器件的尺寸。同時(shí)，使電荷較快在整個(gè)芯片均勻分布，有效提升響應(yīng)速率。
【IPC分類(lèi)】H01L25/075
【公開(kāi)號(hào)】CN105185774
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510584645
【發(fā)明人】孫慧卿, 黃涌, 張 誠(chéng), 李旭娜, 孫浩, 范宣聰, 張柱定, 黃鴻勇, 郭志友
【申請(qǐng)人】華南師范大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月15日