OES | 基于μLED的可见光通信：面向下一代通信的关键技术【厦门大学和台湾阳明交通大学联合团队】

文章 | Lu TW, Lin XS, Guo QA, Tu CC, Liu SB et al. High-speed visible light communication based on micro-LED: A technology with wide applications in next generation communication. Opto-Electron Sci 1, 220020 (2022). 

第一作者：卢霆威

通信作者：吴挺竹，郭浩中

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以发光二极管(LED)作为光源的VLC系统，能够同时实现照明与通信的功能。尽管LED在VLC应用中得到了广泛应用，但较大的RC常数和较长的载流子复合寿命限制了传统LED的调制带宽，无法满足未来高速通信的需要。最近，研究逐渐集中在尺寸小于100微米的微型LED (µLEDs)在高速VLC中的应用。与传统LED相比，小尺寸的μLEDs具有更低的RC常数与更高的注入电流密度，因此具有更高的调制带宽，这大大改善了VLC系统的传输速率。目前，基于μLED的高速VLC系统因其广阔的发展前景和技术优势得到了学术界和产业界的广泛关注。

厦门大学半导体照明与显示实验室吴挺竹副教授团队和台湾阳明交通大学郭浩中教授团队系统整理了近年来基于μLED器件的高速VLC系统，从外延优化、晶体取向、有源区结构等方面讨论了提高调制带宽的方法。此外，文章也介绍了基于μLED的白光可见光通信系统应用以及基于μLED的VLC探测器。最后总结了高速VLC在6G中的应用前景。

图 1 综述总结

作为最常见的μLED类型，c面μLED器件提高调制带宽的结构优化方法主要是集中在增强载流子复合的过程上。具体方法有通过热退火形成低接触电阻的金属触点、制备超薄量子阱(QW)器件等，如图2所示。

图2 c面μLEDs器件的调制带宽优化

图3 非极性或半极性μLED器件提高带宽

除了可见光通信外，具有低功耗、高亮度、高分辨率与色彩饱和度等优点的μLED同样能够在显示与照明领域发挥优势。因此相比于蓝色或绿色的单色VLC系统，基于μLED的白光VLC系统除了能实现高速数据传输外，还能兼具照明与显示功能，具有更大的应用前景。文章整理了近年来基于μLED的白光VLC系统的最新进展，证明了基于μLED的白光VLC系统有望成为下一代通信和照明技术的重要组成部分。

随着μLED器件研究的不断深入，基于μLED的高速VLC越来越受到人们的关注。吴挺竹副教授团队和郭浩中教授团队总结了μLED在VLC系统中的优势和挑战。介绍了提高μLED调制带宽的方法以及基于μLED的白光VLC系统。此外，μLED也可以用作VLC系统中的检测器。基于μLED的VLC技术具有高速传输的优势，有望成为6G的辅助技术，并与其他通信技术合作，造福我们的日常生活。这项工作为高带宽μLED的器件设计提供新的思路，揭示了基于μLED的高速VLC系统的更多潜在用途，并为可见光通信在下一代通信技术中的推广提供了新的技术路径。