CN105185774A - 高响应速率通信发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高响应速率通信发光器件，包括可见光通信LED器件、负电极和正电极，所述可见光通信LED器件内共有若干个长条形芯片，所述若干个长条形芯片采用并联电气连接的方式连接，若干个长条形芯片之间形成沟道，所述沟道填充了绝缘层，以使得芯片之间相互电气隔离，每个长条形芯片包括衬底、产生电子的n型层、电子和空穴复合的量子阱层、产生空穴的p型层和ITO导电层，所述产生电子的n型层与所述衬底接触，所述ITO导电层与芯片顶部的金属电极相接触，所述正电极与衬底之间设有绝缘层和金属导线。本发明通过采用长条形小尺寸发光芯片结构，大大降低了通信发光器件的尺寸。同时，使电荷较快在整个芯片均匀分布，有效提升响应速率。
Description
技术领域
本发明涉及光电器件技术领域，具体涉及一种高响应速率通信发光器件。
背景技术
可见光通信技术采用LED作为光源，利用LED灯光进行高速闪烁来传输信息，使LED作为照明光源时同时可以高速通信，这种将照明与通信相结合的新技术，极大地推动了下一代照明和通信技术的发展。可见光通信LED作为通信光源，具有快速响应、驱动简易、安全性高、抗电磁干扰和频率资源丰富等特点，在照明与通信、视觉信号与数据传输、显示与数据通信、室内定位等方面具有广泛的应用，预计全球具有及十亿美元市场需求。美国、日本等国家高度重视该技术的应用，可见光通信技术在速度和传输距离等方面也均取得了较大的进展，传输速率由几十Mbit/s提高至数Gbit/s，由离线到实时传输，由低阶调制到高阶调制。但是现阶段可见光通信大多处于实验阶段，虽然整体系统已有实现，但受制于响应速率、发光面积等因素的影响，可见光通信技术离实用阶段还有一定的距离，系统的各项性能有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种高响应速率通信发光器件，采用的技术方案如下：
一种高响应速率通信发光器件，包括可见光通信LED器件、负电极和正电极，所述可见光通信LED器件内共有若干个长条形芯片，所述若干个长条形芯片采用并联电气连接的方式连接，若干个长条形芯片之间形成沟道，所述沟道填充了绝缘层，以使得芯片之间相互电气隔离，每个长条形芯片包括衬底、产生电子的n型层、电子和空穴复合的量子阱层、产生空穴的p型层和ITO导电层，所述产生电子的n型层与所述衬底接触，所述ITO导电层与芯片顶部的金属电极相接触，所述正电极与衬底之间设有绝缘层和金属导线。
在工作时，产生电子的n型层提供电子，产生空穴的p型层提供电荷，它们同时在电子和空穴复合的量子阱层复合并且发光，芯片顶部的金属电极、芯片的衬底与负电极相连，形成正负电源。
通信发光器件的频率响应速率与芯片的尺寸有直接关系，相同晶片材料制成的芯片，尺寸越小，调制带宽越高，而这主要是由于小尺寸芯片中载流子能迅速在器件中分布，并且在量子阱中复合发光。同时，小尺寸芯片还具有可以在更高的载流子浓度情况下工作，因此可更进一步提高器件的响应频率。本发明通过采用长条形小尺寸发光芯片结构，大大降低了通信发光器件的尺寸。同时，在芯片顶部同时采用金属电极和ITO导电层能使电荷较快在整个芯片均匀分布，有效提升响应速率，即提升可见光通信器件的响应时间。另外，长条形芯片在电极之间的距离非常狭小，有利于载流子在每个长条形芯片内部进行传输，提高了电流在芯片中的分布速率，从而提高了器件的响应速率。
作为优选，所述可见光通信LED器件内共有四个长条形芯片。
作为优选，所述沟道是采用化学方法刻蚀形成的。
作为优选，所述绝缘层为SiO2绝缘层。
作为优选，所述衬底为碳化硅衬底。
作为优选，所述金属电极为采用蒸镀或溅射法制备而成的环形金属正电极。
作为优选，所述长条形芯片是利用GaN或SiC为材料，采用金属有机化学气相外延沉积技术制造的GaN或InGaN芯片。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明通过采用长条形小尺寸发光芯片结构，大大降低了通信发光器件的尺寸。同时，在芯片顶部同时采用金属电极和ITO导电层能使电荷较快在整个芯片均匀分布，有效提升响应速率，即提升可见光通信器件的响应时间。另外，长条形芯片在电极之间的距离非常狭小，有利于载流子在每个长条形芯片内部进行传输，提高了电流在芯片中的分布速率，从而提高了器件的响应速率。
附图说明
图1是本发明实施例的高响应速率通信发光器件的结构示意图；
图2是本发明实施例的可见光通信器件的结构示意图；
图3是本发明实施例的可见光通信器件的截面图；
图4是本发明实施例的长条形芯片的截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：如图1至图4所示，一种高响应速率通信发光器件，包括可见光通信LED器件105、负电极102和正电极103，所述可见光通信LED器件105内共有若干个长条形芯片，所述若干个长条形芯片采用并联电气连接的方式连接，若干个长条形芯片之间形成沟道，所述沟道填充了绝缘层，图3中，编号为110至112的部件为绝缘层，以使得芯片之间相互电气隔离，每个长条形芯片包括衬底118、产生电子的n型层119、电子和空穴复合的量子阱层120、产生空穴的p型层121和ITO导电层122，所述产生电子的n型层119与所述衬底118接触，所述ITO导电层122与芯片顶部的金属电极相接触，图3中，编号113至117的部件为金属电极，所述正电极103与衬底118之间设有绝缘层和金属导线104。
在工作时，产生电子的n型层119提供电子，产生空穴的p型层121提供电荷，它们同时在电子和空穴复合的量子阱层120复合并且发光，芯片顶部的金属电极、芯片的衬底118与负电极102相连，形成正负电源。
通信发光器件的频率响应速率与芯片的尺寸有直接关系，相同晶片材料制成的芯片，尺寸越小，调制带宽越高，而这主要是由于小尺寸芯片中载流子能迅速在器件中分布，并且在量子阱中复合发光。同时，小尺寸芯片还具有可以在更高的载流子浓度情况下工作，因此可更进一步提高器件的响应频率。本实施例通过采用长条形小尺寸发光芯片结构，大大降低了通信发光器件的尺寸。同时，在芯片顶部同时采用金属电极和ITO导电层122能使电荷较快在整个芯片均匀分布，有效提升响应速率，即提升可见光通信器件的响应时间。另外，长条形芯片在电极之间的距离非常狭小，有利于载流子在每个长条形芯片内部进行传输，提高了电流在芯片中的分布速率，从而提高了器件的响应速率。
所述可见光通信LED器件105内共有四个长条形芯片，图3中，编号为106至109的部件为长条形芯片。
所述沟道是采用化学方法刻蚀形成的。
所述绝缘层为SiO2绝缘层。
所述衬底为碳化硅衬底。
所述金属电极113至117为采用蒸镀或溅射法制备而成的环形金属正电极。
所述长条形芯片是利用GaN或SiC为材料，采用金属有机化学气相外延沉积技术制造的GaN或InGaN芯片。
本实施例通过采用长条形小尺寸发光芯片结构，大大降低了通信发光器件的尺寸。同时，在芯片顶部同时采用金属电极和ITO导电层能使电荷较快在整个芯片均匀分布，有效提升响应速率，即提升可见光通信器件的响应时间。另外，长条形芯片在电极之间的距离非常狭小，有利于载流子在每个长条形芯片内部进行传输，提高了电流在芯片中的分布速率，从而提高了器件的响应速率。
Claims (7)
1.一种高响应速率通信发光器件，包括可见光通信LED器件、负电极和正电极，其特征在于，所述可见光通信LED器件内共有若干个长条形芯片，所述若干个长条形芯片采用并联电气连接的方式连接，若干个长条形芯片之间形成沟道，所述沟道填充了绝缘层，以使得芯片之间相互电气隔离，每个长条形芯片包括顶部的金属电极、衬底、产生电子的n型层、电子和空穴复合的量子阱层、产生空穴的p型层和ITO导电层，所述产生电子的n型层与所述衬底接触，所述ITO导电层与金属电极相接触，所述正电极与衬底之间设有绝缘层和金属导线。
2.根据权利要求1所述的一种高响应速率通信发光器件，其特征在于，所述可见光通信LED器件内共有四个长条形芯片。
3.根据权利要求1所述的一种高响应速率通信发光器件，其特征在于，所述沟道是采用化学方法刻蚀形成的。
4.根据权利要求1所述的一种高响应速率通信发光器件，其特征在于，所述绝缘层为SiO2绝缘层。
5.根据权利要求1所述的一种高响应速率通信发光器件，其特征在于，所述衬底为碳化硅衬底。
6.根据权利要求1所述的一种高响应速率通信发光器件，其特征在于，所述金属电极为采用蒸镀或溅射法制备而成的环形金属正电极。
7.根据权利要求1所述的一种高响应速率通信发光器件，其特征在于，所述长条形芯片是利用GaN或SiC为材料，采用金属有机化学气相外延沉积技术制造的GaN或InGaN芯片。
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| CN102637681A (zh) * | 2012-04-28 | 2012-08-15 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 垂直式发光器件及其制作方法 |
| US20140057381A1 (en) * | 2010-05-06 | 2014-02-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Vertical light-emitting devices having patterned emitting unit and methods of manufacturing the same |
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