可見光通信光源與探測器件原理及應用

本書圍繞可見光通信的硬體基礎，系統介紹了可見光通信光源與探測器件的原理、應用以及發展現狀。本書共分為5章：前3章面向可見光通信光源，包括矽襯底LED光源與器件、有機發光材料、OLED以及Micro-LED，介紹了各類型可見光通信光源的基本原理及其在可見光通信中的應用發展；後2章面向可見光通信探測器，包括半導體雪崩探測器、有機光伏探測器和有機光電探測器，介紹了各類型可見光通信探測器的工作原理及其在可見光通信中的應用。

本書呈現了近年來國內外可見光通信光源與探測器件領域前沿的科研成果，適合從事半導體、光電材料及通信領域研究的高等院校和研究機構的本科生和研究生閱讀，也可供相關專業的科研人員和技術人員閱讀參考。

第1章 矽襯底LED光源與器件 001
1．1　矽襯底LED材料的結構與生長　002
1．1．1　襯底　002
1．1．2　漸變AlGaN緩衝層　009
1．1．3　量子阱應變工程　011
1．1．4　GaN基LED的V形坑　014
1．2　矽襯底LED晶片的製造與封裝　018
1．2．1　反射鏡P型歐姆接觸　019
1．2．2　互補電極　020
1．2．3　薄膜轉移技術　021
1．2．4　N極性N型GaN的表面粗化　023
1．2．5　N極性N型GaN上的歐姆接觸　025
1．2．6　鈍化　025
1．3　矽襯底LED器件的性能與特點　026
1．4　矽襯底LED在光通信中的應用前景　030
參考文獻　035

第2章 面向可見光通信的 OLED和有機發光材料　041
2．1　OLED發展簡介　042
2．2　有機發光材料的發光原理　044
2．3　OLED器件結構　051
2．4　有機發光材料與器件的核心參數　057
2．5　OLED在可見光通信中的發展　061
2．6　適合可見光通信的有機發光材料　065
參考文獻　070

第3章　基於Micro-LED的可見光通信　077
3．1　Micro-LED的製備　078
3．1．1　光刻　078
3．1．2　濕法刻蝕和幹法刻蝕　080
3．1．3　金屬歐姆接觸的製備　083
3．1．4　Micro-LED的基本光電特性　084
3．2　Micro-LED調製頻寬　085
3．3　Micro-LED應用系統　090
3．3．1　基於CMOS封裝的Micro-LED系統　090
3．3．2　低成本、高密度的二維可見光互聯通信系統　093
3．4　智慧Micro-LED系統　104
3．4．1　多功能Micro-LED晶片　104
3．4．2　Micro-LED作為探測器的回應特性　106
3．4．3　Micro-LED雙工通信系統　112
參考文獻　114

第4章　半導體雪崩探測器　117
4．1　離化碰撞　118
4．1．1　離化閾值能量　118
4．1．2　電子、空穴的離化係數　123
4．1．3　高電場下聲子散射　125
4．2　雪崩探測器器件原理　129
4．2．1　半導體雪崩探測器簡介　129
4．2．2　雪崩速率方程　130
4．2．3　雙極離化與單極離化　135
4．2．4　雪崩過剩雜訊　136
4．3　離化碰撞工程　138
4．3．1　梯度帶隙雪崩探測器　139
4．3．2　超晶格雪崩探測器　141
4．3．3　隧道雪崩探測器　143
4．4　常見半導體雪崩探測器　147
4．4．1　矽襯底雪崩探測器　147
4．4．2　吸收倍增分離Ge/Si雪崩探測器　150
4．4．3　InGaAsP基雪崩探測器　152
參考文獻　154

第5章　新型可見光探測材料與器件　157
5．1　有機材料與光伏器件　158
5．2　有機太陽能電池探測器　163
5．3　有機及鈣鈦礦光電探測器　165
5．4　有機太陽能聚光器　167
參考文獻　170

名詞索引　175

張樹宇

復旦大學副研究員、碩士生導師。2014年於英國聖安德魯斯大學（University of St Andrews）獲得光電子方向博士學位，並留校從事博士後研究。2015年入職復旦大學資訊科學與工程學院。擔任上海市照明學會國際交流委員會委員。從事發光材料和器件的研究，發表SCI論文30餘篇，申請及授權國家專利10余項。代表性研究成果包括有機半導體可見光通信、稀土摻雜鈣鈦礦、全矽雷射器等，成果發表在Advanced Science、Optica、Advanced Optical Materials、Advanced Electronic Materials和Science Bulletin等期刊上。

汪萊

清華大學電子工程系長聘副教授、信息光電子研究所所長。2003年和2008年分別在清華大學電子工程系獲得學士和博士學位。主要從事寬禁帶半導體光電子材料和器件研究。

張建立

南昌大學國家矽基LED工程技術研究中心研究員、博士生導師。長期從事矽襯底氮化鎵發光材料與器件相關研究，包括MOCVD裝備研製、矽上氮化鎵材料生長、銦鎵氮長波段LED製備、LED材料與器件分析、多基色LED封裝等。

田朋飛

復旦大學副教授。2007年于華中科技大學獲得學士學位，2010年于北京大學獲得碩士學位，2014年於英國思克萊德大學（University of Strathclyde）獲得博士學位。長期從事Micro-LED顯示、照明、可見光通信、水下光通信的研究，發表SCI論文50餘篇。