[发明专利]基于InGaN微米LED光电探测器阵列及其应用

说明书

基于InGaN微米LED光电探测器阵列，包括基底，以及在基底上阵列分布的多个微米LED器件，每个微米LED器件的基本结构为n‑GaN，InGaN/GaN量子阱，p‑GaN外延层结构,每个微米LED器件尺寸大小相等或者不等，为任意形状，典型的圆形微米LED的大小从1微米到500微米，微米LED的衬底为任意衬底。此外该光电探测器阵列还能够用于显示、照明和太阳能电池。本发明的光电探测器阵列能够用于高速并行可见光通信，并且通过1‑100μm的不同尺寸的光电探测器阵列证明在数Mbps到数Gbps具有较低的误码率。微米LED既能够用于高速光通信的发射器件和接收器件，又能够实现的并行传输数据，同时还可以将接收到的光信号转化为电流，作为太阳能电池使用，实现自供电。

技术领域

本发明涉及可见光通信领域，具体的，涉及一种基于InGaN微米LED光电探测器阵列，能够应用于高速并行可见光通信的发射器件、接收器件、以及自供电太阳能电池器件。

背景技术

随着无线通信需求空前增长，传统的基于有限射频频谱的通信，如3G/4G，面临着支持高速通信需求的挑战。因此,需要利用新的无线传输技术，而无线光通信已经证明具有无需购买频谱资源、高安全性、高私密性、抗电磁干扰能力强等优点。由于固态照明技术的飞速发展，特别是氮化镓(GaN)的研究取得了显著的成果，基于LED和激光技术的可见光通信(VLC)由于能够同时提供照明和通信，引起了人们的极大兴趣，可应用于高精度定位、室内定位等多种应用场景。然而，可见光通信的技术挑战之一是商用大功率LED的低调制带宽(几个MHz)限制了可实现的数据速率，为了克服这一问题，研究人员进行了大量的改进以提高调制带宽和数据速率。例如,研究人员使用蓝光滤光片来过滤掉低响应的磷光粉的黄光,以及使用包括预均衡和后均衡在内的均衡技术。

新出现的微米量级的LED(微米LED)具有高通信速率和可实现并行通信的优点，因此，如何基于微米LEDs以提高可见光通信的传输速率成为现有技术亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于InGaN微米LED光电探测器阵列及其应用，能够提高可见光通信的通信速率，并降低不同可见光通信信道之间的干扰。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于InGaN微米LED光电探测器阵列，包括基底，以及在基底上阵列分布的多个微米LED器件，每个微米LED器件的基本结构为n-GaN，InGaN/GaN量子阱，p-GaN外延层结构,每个微米LED器件尺寸大小相等或者不等，每个微米LED器件尺寸为任意形状，包括圆形、方形、多边形，微米LED的大小从1微米到100微米。

可选的，所述微米LED器件的衬底为蓝宝石衬底，硅衬底，GaN衬底，SiC衬底或者柔性PET衬底。

可选的，所述微米LED器件的尺寸大小从5微米到50微米。

可选的，作为可见光通信的光发射器件，每个微米LED的3dB调制带宽从数MHz到数GHz；作为可见光通信的光探测器件，每个微米LED的3dB调制带宽从数MHz到几百MHz。

本发明还公开了一种利用上述的基于InGaN微米LED光电探测器阵列的可见光通信装置，依次包括：

多个激光二极管、多个透镜、以及所述基于InGaN微米LED光电探测器阵列，其中每个激光二极管形成单独的可见光通信信道。

本发明还公开了一种利用上述的基于InGaN微米LED光电探测器阵列在micro-LED阵列中的应用。

本发明还公开了一种利用上述的基于InGaN微米LED光电探测器阵列在太阳能电池中的应用。

本发明还公开了一种利用上述的基于InGaN微米LED光电探测器阵列作为自供电的光电探测器的应用。