[发明专利]高调制发光二极管及其制备方法

说明书

本发明提供一种高调制的发光二极管及其制备方法。所述高调制发光晶体管包括发光二极管芯片，发光二极管芯片包括衬底、发光外延结构、集电极、基极及发射极，发光外延结构设于衬底之上，发光外延结构依次包括第一N型半导体层、第一P型半导体层、量子阱层、第二P型半导体层、第二N型半导体层及导电层，所述第一P型半导体层包括P型铝镓氮电子阻挡层、P型接触层及P型铟镓氮层，量子阱层为未掺杂的In0.2Ga0.8N/In0.05Ga0.95N/GaN量子阱层，集电极设于第一N型半导体层，基极设于P型接触层，发射极设于导电层。本发明提供的发光二极管具有高出光效率和高速调制的优点。

【技术领域】

本发明涉及可见光通信技术领域，具体涉及一种高调制发光二极管及其制备方法。

【背景技术】

近年来，被誉为“绿色照明”的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)照明技术发展迅猛。与传统照明光源相比，白光发光二极管不仅功耗低，使用寿命长，尺寸小，绿色环保，更具有调制性能好，响应灵敏度高等优点。白光发光二极管一方面具有发射功率高、对人眼安全等特点；另一方面，具有反应速度快、调制性好，无电磁干扰、无需申请无线电频谱等优点。因此，利用白光发光二极管的照明，很多学者提出了基于照明用的白光发光二极管室内的可见光通信(Visible-Light Communication，VLC)系统。白光发光二极管照明通信是将发光二极管照明技术和光通信技术相结合产生的一种新技术，这种通信的距离从数米到数十米，具有安全节能、通信容量大等显著特点，其作为一个全新的无线通信手段，已经引起国内外越来越多的关注。目前商用白光发光二极管的调制带宽有限，只有约3-50MHz。这是因为白光发光二极管设计的初衷是用于照明，而并非用于通信，其结电容很大，限制了调制带宽。因此，在保证大功率输出的前提下，开发出具有更高调制带宽的发光二极管光源，将极大地促进可见光通信技术的发展。

发光二极管的调制带宽是可见光通信系统信道容量和传输速率的决定性因素，受到器件实际的调制深度、伏安特性等因素的多方面影响。传统结构的发光二极管调制特性难以满足可见光通信的高速调制特性，而构造新型结构的发光器件在未来的VLC产业中显得尤为重要。现有建立在异质结双极晶体管(Heterojunction Bipolar Transistor，HBT)结构基础上的新型结构的高速调制发光晶体管存在出光效率低下的缺点，虽然满足可见光通信的带宽条件，却难以满足室内照明的要求。

在发光二极管的PN结(PN junction)上施加正向电压时，PN结会有电流流过。电子和空穴在PN结过渡层中复合会产生光子，然而并不是每一对电子和空穴都会产生光子，由于LED的PN结作为杂质半导体，存在着材料品质、位错因素以及工艺上的种种缺陷，会产生杂质电离、激发散射和晶格散射等问题，使电子从激发态跃迁到基态时与晶格原子或离子交换能量时发生无辐射跃迁，也就是不产生光子，这部分能量不转换成光能而转换成热能损耗在PN结内，于是就有一个复合载流子转换效率，并用符号Nint表示。

Nint＝(复合载流子产生的光子数/复合载流子总数)×100％

而在LED中不是所有产生的光子都能有效逸出器件，有些激发出的光子会重新被半导体吸收或者经过全反射在出光面又反射回去，于是就有一个LED光子逸出率的问题存在。可以这样来表示LED中产生的光子逸出到空气中的比率。

Nout＝(逸出到空气中的光子数/PN结产生的光子总数)×100％

发光晶体管的出光率同样可以用LED的量子效率来表征，而如何提升发光晶体管的出光率是本发明的重点。

所以，有必要提供一种改进的发光二极管以避免上述缺陷。

【发明内容】

为解决上述高调制发光二极管存在出光率低的技术问题，本发明提供一种高调制发光二极管。