中国复旦大学和加拿大多伦多大学一直在探索在光电二极管(PD)模式下使用铟镓氮化物(InGaN)微发光二极管(μLED)阵列进行多输入、多输出(MIMO)可见光通信(VLC)。研究小组认为,这项技术可以实现显示器、快速数据传输和光电探测器的集成,通过信号本身或太阳能照明为光伏提供动力。
由于更小的寄生电阻和电容,小尺寸的μLED有望产生更高的带宽。虽然人们已经对单μLED光电探测器进行了研究,但研究人员报告说,目前还没有出现这种器件的平行阵列结构。
2x2 MIMO系统包括405nm紫外激光二极管(LDs)在1m自由空间距离上传输到用作光电探测器的450nm蓝色μLED结构上的传输。由于两个信号源之间的串扰减小,光束发散角减小,所以使用了激光二极管。
光电探测器的直径在40μm到100μm之间变化。在零偏压下,光/暗电流比或“光敏度”为109级。这个高值是由于在零偏压为10-14A时暗电流很低,激光二极管的功率密度高达11.0W/cm~2。
当器件的偏压为-5V时,较小器件的光/暗电流比为107,较大器件的光/暗电流比为108。研究人员说,这些值与最好的报道结果相匹配,并且“高于先前报道的具有光电导、p-i-n或异质结结构的GaN光电探测器的值”。该团队期望高值有利于设备的信噪比和最小检测限。
当照度为11.0W/cm~2时,40μm直径μLED的短路电流为27.4μA。直径为100μm时,该值增加到188μA。开路电压均为2.6V,这种光伏效应可以用来为电路的其他部分供电。研究人员报告说,他们已经利用这些收集到的能量为660nm激光二极管供电。该团队认为,在危险和恶劣的环境中,这种设置有可能用于为系统供电。