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复旦大学田朋飞课题组绿光MicroLED研究新进展

MicroLEDDisplay

2025-09-25

近期，复旦大学田朋飞教授团队在绿光Micro-LED高速可见光通信研究中取得重要进展，该团队在蓝宝石衬底上成功制备出c面绿光Micro-LED，其调制带宽达到2.19 GHz。

为提升器件光功率，团队进一步设计并制备了串联结构的Micro-LED阵列，并融合正交频分复用（OFDM）技术与一种基于信噪比差额的自适应比特与功率加载算法，在0.2米自由空间传输中实现了9.06 Gbps的数据传输速率。相关研究成果以“Green Micro-LED With a Bandwidth Exceeding 2 GHz for 9-Gbps Visible Light Communication Based on SNR Gap-Dependent Bit and Power Loading”为题发表于《Journal of Lightwave Technology》。

Micro-LED因其具备高亮度、低功耗及高调制带宽等优势，被视作高速可见光通信（VLC）及人工智能光互连系统的关键候选技术。然而，以往高速VLC系统多依赖于蓝光与红光Micro-LED，绿光器件受限于“绿光间隙”（Green Gap）问题——即高铟组分引发的晶体质量下降与强极化电场，使其在大规模、低成本制备及性能提升方面面临挑战，发展相对滞后。

近几年绿光Micro-LED相关性能对比

9像素的20 μm串联绿光Micro-LED阵列示意图

针对上述问题，该研究通过应力释放策略有效缓解了多量子阱中的量子限制斯塔克效应，从而增强了电子与空穴波函数的重叠，提高了载流子复合效率，最终改善了器件的调制带宽。所制备的10μm绿光Micro-LED的电-电（E-E）带宽为1.27 GHz，电-光（E-O）带宽达2.19 GHz。为在维持高带宽的同时提升光功率，研究团队还开发了9像素的20 μm串联偏置micro-LED阵列。

Micro-LED光通信系统实验装置图

在器件优化的基础上，研究团队构建了自由空间VLC实验系统，结合前述自适应加载算法与OFDM调制，实现了高达9.06 Gbps的通信速率，这也是目前绿光Micro-LED在自由空间传输中达到的最高速率。该成果不仅展示了绿光Micro-LED在超高速无线光通信与光互连领域的应用潜力，也为突破绿光器件性能瓶颈提供了可行思路。

本工作获得了国家重点研发计划项目（2021YFB3601003）的资助。论文第一作者为复旦大学光源与照明工程系靳祖欣，通讯作者为田朋飞教授。

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