近日，第十七屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA 2020）暨2020國際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS 2020）在深圳會展中心舉行。本屆論壇由國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）主辦。南方科技大學(xué)微電子學(xué)院與北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司共同承辦。
期間，由華燦光電股份有限公司、佛山市國星光電股份有限公司、北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司共同協(xié)辦的“Mini/Micro-LED及其他新型顯示工程應(yīng)用峰會”上，復(fù)旦大學(xué)副教授田朋飛做了題為“基于GaN的可用于固態(tài)照明、顯示和雙向可見光通信的多功能器件”的主題報告，結(jié)合具體的數(shù)據(jù)，分享了最新研究成果。報告顯示，多功能Micro-LED是未來的發(fā)展方向，Micro-LED新型顯示與無線光通信、成像、傳感等技術(shù)的集成。
研究提出一種新型結(jié)構(gòu)的GaN器件，在器件上集成了照明、顯示、雙向可見光通信等多功能。基于GaN外延片，減小載流子注入通道的面積，從而限制了發(fā)光區(qū)域以實現(xiàn)微米化器件，因而實現(xiàn)顯示功能與可見光通信功能。同時，在器件上保留有大尺寸LED以實現(xiàn)照明功能。實驗證明，通過限制載流子注入通道實現(xiàn)的器件能夠同時實現(xiàn)顯示以及可見光通信功能或者同時實現(xiàn)照明與可見光通信功能。尺寸的減小使得載流子濃度增大，于是載流子復(fù)合時間縮短，從而提高了它的帶寬。
在雙向可見光通信實驗中，當(dāng)該器件作為發(fā)射器時，其帶寬可以達(dá)到500 MHz，傳輸速率可以達(dá)到1 Gbps。當(dāng)該器件作為探測器時，由于其特殊結(jié)構(gòu)，其有效探測光面積大于發(fā)光面積，因此有效增加了光電流，因而提高了靈敏度。
在水下通信應(yīng)用中，無需外部供電，micro-LED探測器在2.3m長的水下條件下，調(diào)制帶寬可超過10MHz，傳輸速率超過60Mbps。
上述工作驗證了micro-LED多功能集成芯片的可行性，它可以在室內(nèi)照明、顯示、通信等場景中得到廣泛應(yīng)用。
田朋飛，長期從事micro-LED顯示、照明、可見光通信、水下光通信的研究。主持國家自然科學(xué)基金面上和青年項目，入選上海市青年科技英才揚帆計劃、復(fù)旦大學(xué)“卓越2025”人才培育計劃。
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