【摘 要】
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可见光通信(Visible Light Communication,VLC)技术是一种新型的利用可见光光源与探测实现高速无线数据传输的技术,与现有的无线射频通信技术互补,可以满足日益增长的高速无线通信服务的需求。可见光通信是利用高调制带宽的LED芯片,在兼顾可见光照明的同时,通过人眼无法感知的高频光信号来实现快速的数据传输,利用氮化镓基微米尺寸LED(Micro-LED)作为VLC系统的光源是近年
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可见光通信(Visible Light Communication,VLC)技术是一种新型的利用可见光光源与探测实现高速无线数据传输的技术,与现有的无线射频通信技术互补,可以满足日益增长的高速无线通信服务的需求。可见光通信是利用高调制带宽的LED芯片,在兼顾可见光照明的同时,通过人眼无法感知的高频光信号来实现快速的数据传输,利用氮化镓基微米尺寸LED(Micro-LED)作为VLC系统的光源是近年来的研究热点。这种技术具有保密性强、数据传输速率快、抗电磁干扰能力强以及频谱资源不受限等显著优势,非常适用于室内短距离通信定位、室内互联网通信等方面,具有巨大的市场前景。本文基于研究尺寸对Micro-LED可见光通信性能的影响,设计了多个尺寸集成在同一像素单元的器件结构。详细介绍了Micro-LED器件的加工工艺流程,用到了包括等离子体增强化学沉积(PECVD)、光刻、反应离子刻蚀(RIE)、等离子体刻蚀(ICP)、电子束蒸发(PVD)、快速热退火(RTA)等技术。利用深紫外光刻技术制备了小尺寸的氮化镓基蓝/绿光Micro-LED芯片,制备过程中为了提高器件的性能,对器件的侧壁进行了钝化修复,最终得到了光电性能良好的Micro-LED芯片。并对所制备的Micro-LED器件的光电性能进行了表征,包括电流-电压(I-V)特性、电致发光光谱(EL)以及积分球法表征光亮度数据特性等。同时开创性的在组内搭建了可见光通信测试平台,初步对Micro-LED器件的调制带宽进行了测试,证实了经过工艺优化后的Micro-LED具有高带宽的特性,其中蓝光20μm Micro-LED在注入电流密度为5.7k A/cm~2时,调制带宽可达372.6MHz,绿光20μm Micro-LED在注入电流密度为12.1k A/cm~2时,调制带宽可达176.6MHz。证实了其作为高速可见光通信系统光发射器的巨大应用潜力。此外,为了测试系统的通信性能,初步对眼图测试系统进行了搭建,完成了简单的眼图测试,为后续的工作奠定了基础。
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