Author Affiliations
Abstract
School of Information and Communication Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
This paper has proposed an experimental system for non-orthogonal multiple access (NOMA) wireless optical communication in challenging underwater turbulent environments, employing the gallium nitride (GaN)-based micro-LED array. This design of the GaN-based micro-LED array enables the independent transmission of signals from distinct data streams within the NOMA framework, facilitating direct optical power-domain superposition of NOMA signals. The experimental setup involves emulating oceanic turbulence channels, characterized by varying the level of scintillation intensity, to thoroughly investigate the bit error rate (BER) performance. The outcomes unequivocally demonstrate the superiority of our proposed NOMA scheme, as compared to conventional circuit-driven optical NOMA systems utilizing fixed LED array grouping, particularly in the presence of turbulent underwater channels. The proposed NOMA scheme exhibits consistently superior BER performance and maintains excellent linearity at the lower frequencies while effectively mitigating signal distortion at the higher frequencies.
optical non-orthogonal multiple access gallium nitride-based micro-LED array oceanic turbulence channels bit error rate 
Chinese Optics Letters
2024, 22(3): 030101
黄丽香 1†韩冰 1†闫龙 1赵项杰 1[ ... ]潘安练 1,**
作者单位
摘要
1 湖南大学材料科学与工程学院,湖南光电集成创新研究院,湖南 长沙 410082
2 诺视科技(苏州)有限公司,江苏 苏州 215011
基于发光二极管的显示技术在电视、电脑、手机等终端产品上获得了广泛应用。与传统液晶显示器和有机发光二极管屏幕相比,微型发光二极管(Micro-LED)显示器件在尺寸、性能、功耗、使用寿命等方面均具有显著优势。总结了Micro-LED全彩色显示的技术类别和产品应用场景,综述了实现Micro-LED全彩色显示的最新研究进展,包括巨量转移技术、色转换层集成技术和外延芯片单片集成技术,并进一步比较分析这些技术的优缺点,展望了Micro-LED全彩色显示技术的未来发展。
发光二极管 显示技术 单片集成 巨量转移 氮化镓 
激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0125001
高芳亮 1陈坤 1刘青 1王幸福 1[ ... ]李述体 1,**
作者单位
摘要
1 华南师范大学半导体科学与技术学院,广东 广州 510631
2 东莞南方半导体科技有限公司,广东 东莞 523781
界面工程是提高光电探测器性能的有效方法之一。报道了基于界面工程调控的石墨烯(Gr,2D)/GaN(3D)范德瓦耳斯异质结紫外光电探测器。GaN吸收光子产生电子空穴对,并在内建电场作用下发生分离。其中,光生空穴利用隧穿效应向Gr一侧迁移,而光生电子向GaN一侧迁移。在较高的电场驱动下,载流子将发生碰撞,造成光电流倍增,使得器件的光吸收效率与光电转化效率有明显提升。因此,器件在-2 V偏压条件和5 μW/cm2紫外光照射下,展示出较高的响应度(395.2 A/W)和较大的探测率(4.425×1015 Jones)值。该研究丰富了界面工程技术在Gr基紫外光电探测器的应用,为制备高性能紫外探测器提供了可能。
氮化镓 二维/三维 金属有机化学气相沉积 紫外探测器 
激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0304001
作者单位
摘要
江苏大学物理与电子工程学院,江苏镇江 212000
太赫兹技术被称为“改变未来世界十大技术之一”,对基础科学研究、国民经济发展和**建设具有重要意义,尤其在未来 6G通信方面举足轻重。太赫兹波源是整个太赫兹技术研究的基础,也是太赫兹应用系统的核心部件。近年来,共振隧穿二极管 (RTD)型太赫兹波源因体积小,质量轻,易于集成,室温工作,功耗低等特点受到广泛关注,为太赫兹波推广应用开辟了新的途径。通过文献分析,本文从器件材料技术、主要工艺及器件性能等方面对 InP基与 GaN基 RTD太赫兹振荡器的发展进行评述,并探讨了 InP基与 GaN基 RTD太赫兹振荡器件的研究方向。
共振隧穿二级管 太赫兹波源 磷化铟 氮化镓 Resonant Tunneling Diode terahertz source indium phosphide gallium nitride 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(5): 579
周勇 1王琦 2高翔 1高俊腱 3[ ... ]郝明明 3,*
作者单位
摘要
1 广东工业大学 材料与能源学院,广东广州50006
2 北京大学 东莞光电研究院,广东东莞538
3 广东工业大学 信息与工程学院,广东广州510006
为实现高功率的蓝光半导体激光输出,对蓝光巴条的封装技术进行了研究。利用金锡硬焊料封装了高功率氮化镓(GaN)蓝光半导体激光巴条,应用铜钨过渡热沉作为缓冲层抑制了铜热沉和GaN激光芯片之间封装残余应力,采用高精度贴片机将芯片共晶键合在铜钨过渡热沉上。贴片质量的好坏直接影响了器件的输出特性,所以重点分析了贴片机的焊接温度焊接压力、焊接时间对器件的影响。实验结果表明:当贴片机的焊接温度为320 ℃、焊接压力为0.5 N、焊接时间为40 s时,焊料层界面空洞最少,热阻最低为0.565 ℃/W,阈值电流最低为4.9 A,在注入电流30 A时,输出光功率最高为32.21 W,最高光电转换效率达到了23.3%。因此,在优化焊接温度、焊接压力、焊接时间后,利用金锡硬焊料将蓝光半导体激光芯片共晶键合在铜钨过渡热沉的技术方案是实现蓝光半导体激光巴条高功率工作的有效途径。
高功率激光器 半导体激光器 氮化镓 蓝光 巴条 铜钨过渡热沉 high-power laser semiconductor laser gallium nitride blue light Ba Tiao copper tungsten transition heat sink 
光学 精密工程
2023, 31(22): 3237
王麒 1杨波波 1,*李威晨 1邹军 1,2,**[ ... ]李杨 7
作者单位
摘要
1 上海应用技术大学 理学院,上海 201418
2 浙江安贝新材料股份有限公司,浙江 湖州 313000
3 宁波朗格照明电器有限公司,浙江 宁波 315000
4 广东皇智照明科技有限公司,广东 中山 528400
5 惠创科技(台州)有限公司,浙江 台州 318000
6 浙江绿龙新材料有限公司,浙江 海宁314419
7 西双版纳承启科技有限公司,云南 西双版纳 666100
氮化镓作为第三代照明器件材料相较于第一代硅与第二代砷化镓在性能上有了很大提高,基于氮化镓的Micro-LED器件也愈发被人们所关注。然而由于在传统c面上生长的LED其自身所固有的一些缺陷往往在实际应用中发射效率不高,如存在量子限制斯塔克效应、绿色间隙、载流子传输等问题。基于非极性或半极性的LED没有极化电场,具有较强的内量子效率,电子和空穴复合机率大等优点,对非极性和半极性Micro-LED器件的研究与应用引起了人们很大的兴趣。本文对非极性和半极性Micro-LED器件研究现状进行综述。首先从量子限制斯托克效应、绿色间隙、载流子传输、效率下降4个方面介绍了非极性和半极性氮化镓基材料的优势。接着针对缺陷位错、增加光提取效率与在不同电流密度下实现全彩显示等问题,介绍了芯片成形、图案刻蚀与阵列这3种技术,最后对Micro-LED作为下一代显示引领者进行了展望。希望对Micro-LED今后的研究有所帮助。
氮化镓 Micro-LED 非极性 半极性 gallium nitride Micro-LED nonpolar semipolar 
液晶与显示
2023, 38(10): 1347
齐占国 1刘磊 1王守志 1,*王国栋 1[ ... ]张雷 1,*
作者单位
摘要
1 1.山东大学 新一代半导体材料研究院, 晶体材料国家重点实验室, 济南 250100
2 2.齐鲁工业大学(山东省科学院) 材料科学与工程学院, 济南 250353
相比于第一代和第二代半导体材料, 第三代半导体材料具有更高的击穿场强、电子饱和速率、热导率以及更宽的带隙, 更适用于制备高频、大功率、抗辐射、耐腐蚀的电子器件、光电子器件和发光器件。氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表之一, 是制作蓝绿激光、射频微波器件和电力电子器件的理想衬底材料, 在激光显示、5G通信、相控阵雷达、航空航天等领域具有广阔的应用前景。氢化物气相外延(Hydride vapor phase epitaxy, HVPE)方法因生长设备简单、生长条件温和和生长速度快而成为制备GaN晶体的主流方法。由于普遍使用石英反应器, HVPE法生长获得的非故意掺杂GaN不可避免地存在施主型杂质Si和O, 使其表现出n型半导体特性, 但载流子浓度高和导电率低限制了其在高频大功率器件中的应用。掺杂是改善半导体材料电学性能最普遍的方法, 通过掺杂不同掺杂剂可以获得不同类型的GaN单晶衬底, 提高其电化学特性, 从而满足市场应用的不同需求。本文介绍了GaN半导体晶体材料的基本结构和性质, 综述了近年来采用HVPE法生长高质量GaN晶体的主要研究进展; 对GaN的掺杂特性、掺杂剂类型、生长工艺以及掺杂原子对电学性能的影响进行了详细介绍。最后简述了HVPE法生长掺杂GaN单晶面临的挑战和机遇, 并展望了GaN单晶的未来发展前景。
氮化镓 氢化物气相外延 掺杂 晶体生长 综述 gallium nitride hydride vapor phase epitaxy doping crystal growth review 
无机材料学报
2023, 38(3): 243
岳龙 1,2徐俞 2,3王建峰 2,3,4徐科 2,3,4
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学纳米科学技术学院, 苏州 215123
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 苏州 215123
3 苏州纳维科技有限公司, 苏州 215000
4 沈阳材料科学国家研究中心, 沈阳 110010
使用波长248 nm的准分子激光器实现了GaN基微型发光二极管(Micro LED)的大面积激光剥离(LLO)。分离器件所需要的临界激光能量密度为800~835 mJ·cm-2, 分离的器件完好无损, 分离表面光滑, 残余应力为0.071 4 GPa, 均方根粗糙度仅为0.597 nm, 远低于目前报道的LLO方法分离表面。该研究为实现高质量、高效率的GaN基Micro LED芯片的制备提供了一种有前景的思路, 对柔性GaN基器件的制备具有一定意义。
微型发光二极管 激光剥离 准分子激光器 成品率 平整度 gallium nitride GaN micro light-emitting diode laser lift-off excimer laser production yield flatness 
人工晶体学报
2023, 52(5): 805
作者单位
摘要
1 山东大学晶体材料国家重点实验室,新一代半导体材料研究院,济南 250100
2 齐鲁工业大学(山东省科学院),材料科学与工程学院,济南 250353
宽禁带氮化镓(GaN)材料以其独特的性质和应用前景成为国内外研究的热点,高质量GaN单晶衬底的制备是获得性能优异的光电子器件和功率器件的基础。钠助熔剂法生长条件温和,易获得高质量、大尺寸的GaN单晶,是一种具有广阔商业化前景的GaN单晶生长方法。钠助熔剂法自20世纪90年代末期被发明以来,经过20多年的发展,钠助熔剂法生长的晶体在尺寸与质量上都取得了长足的进步。本文从晶体生长原理和关键工艺(籽晶选择、温度梯度以及添加剂)等方面综述了钠助熔剂法生长GaN单晶研究进展,并对其面临的挑战和未来发展趋势进行了展望。
氮化镓单晶 钠助熔剂法 原料比 温度梯度 添加剂 籽晶 gallium nitride single crystal sodium flux method raw material ratio temperature gradient additive seed crystal 
人工晶体学报
2023, 52(2): 183
作者单位
摘要
1 School of Physics and Technology, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei , China
2 State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China
3 The Institute of Technological Sciences, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei , China
Gallium nitride (GaN) has widespread applications in the semiconductor industry because of its desirable optoelectronic properties. The fabrication of surface structures on GaN thin films can effectively modify their optical and electrical properties, providing additional degrees of freedom for controlling GaN-based devices. Compared with lithography-based techniques, laser processing is maskless and much more efficient. This paper shows how surface micro-nano structures can be produced on GaN thin films using 355 nm nanosecond laser irradiation. The effects of the laser pulse energy, number of pulses, and polarization direction were studied. It was found that distinct micro-nano structures were formed under different irradiation conditions, and their geometries and elemental compositions were analyzed. The results indicate that different types of surface micro-nano structures can be produced on GaN thin films in a controllable manner using 355 nm nanosecond laser irradiation. The results of our study provide valuable guidance for the surface modification of GaN-based optoelectronic devices.Gallium nitride (GaN) has widespread applications in the semiconductor industry because of its desirable optoelectronic properties. The fabrication of surface structures on GaN thin films can effectively modify their optical and electrical properties, providing additional degrees of freedom for controlling GaN-based devices. Compared with lithography-based techniques, laser processing is maskless and much more efficient. This paper shows how surface micro-nano structures can be produced on GaN thin films using 355 nm nanosecond laser irradiation. The effects of the laser pulse energy, number of pulses, and polarization direction were studied. It was found that distinct micro-nano structures were formed under different irradiation conditions, and their geometries and elemental compositions were analyzed. The results indicate that different types of surface micro-nano structures can be produced on GaN thin films in a controllable manner using 355 nm nanosecond laser irradiation. The results of our study provide valuable guidance for the surface modification of GaN-based optoelectronic devices.
gallium nitride thin films nanosecond laser micro-nano structures laser-induced periodic surface structures 
激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0714005

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