可见光通信光源与探测器件原理及应用

　　本书围绕可见光通信的硬件基础，系统介绍了可见光通信光源与探测器件的原理、应用以及发展现状。本书共分为5章。前3章面向可见光通信光源，包括硅衬底LED器件及芯片、有机发光材料、OLED以及Micro-LED，介绍了各类型可见光通信光源的基本原理及其在可见光通信中的应用发展。后2章面向可见光通信探测器，包括半导体雪崩探测器、有机光伏探测器和有机光电探测器，介绍了各类型可见光通信探测器的工作原理及其在可见光通信中的应用。本书呈现了近年来国内外可见光通信光源与探测器件领域前沿的科研成果，适合从事半导体、光电材料及通信领域研究的高等院校和研究机构的本科生和研究生阅读，也可供相关专业的科研人员和技术人员参考。

　　张树宇复旦大学副研究员、硕士生导师。2014年于英国圣安德鲁斯大学（University of St Andrews）获得光电子方向博士学位，并留校从事博士后研究。2015年入职复旦大学信息科学与工程学院。担任上海市照明学会国际交流委员会委员。从事发光材料和器件的研究，发表SCI论文30余篇，申请及授 权国家专利10余项。代表性研究成果包括有机半导体可见光通信、稀土掺杂钙钛矿、全硅激光器等，成果发表在Advanced Science、Optica、Advanced Optical Materials、Advanced Electronic Materials和Science Bulletin等期刊上。作为课题负责人主持了国 防科技创新特区项目、国家自然科学基金项目及上海市青年科技英才扬帆计划，并参与了科技部国家重点研发计划及上海市科委重点项目。汪莱清华大学电子工程系长聘副教授、信息光电子研究所所长，国家自然科学基金委员会优 秀青年科学基金获得者。2003年和2008年分别在清华大学电子工程系获得学士和博士学位。主要从事宽禁带半导体光电子材料和器件研究。承担了国家重点研发计划、国家自然科学基金等课题。发表SCI论文100余篇，申请发明专利10余项，作国际会议邀请报告10余次。参与制定了广东省和北京市的LED产业发展技术路线图。曾获国家科技进步奖二等奖。张建立南昌大学国家硅基LED工程技术研究中心研究员、博士生导师，教育部发光材料与器件工程研究中心主任，南昌大学双一 流学科建设发光新材料技术方向带头人。长期从事硅衬底氮化镓发光材料与器件相关研究，包括MOCVD装备研制、硅上氮化镓材料生长、铟镓氮长波段LED制备、LED材料与器件分析、多基色LED封装等。主持/参与国家重点研发计划、国家自然科学基金项目5项，发表SCI论文40余篇，获授 权发明专利9项。田朋飞复旦大学副教授。2007年于华中科技大学获得学士学位，2010年于北京大学获得硕士学位，2014年于英国思克莱德大学（University of Strathclyde）获得博士学位。长期从事Micro-LED显示、照明、可见光通信、水下光通信的研究，发表SCI论文50余篇，参编教材《光源原理与设计（第三版）》，申请/获得发明专利10余项。主持国家自然科学基金面上项目和青年科学基金项目，入选上海市青年科技英才扬帆计划、复旦大学“卓 越2025”人才培育计划。担任第三代半导体产业技术创新战略联盟Micro-LED技术路线图统稿和执笔专家，获2019年英国物理学会出版社杰出审稿人奖。

第1章 硅衬底LED光源与器件\t001
1．1 硅衬底LED材料的结构与生长\t002
1．1．1 衬底\t002
1．1．2 渐变AlGaN缓冲层\t010
1．1．3 量子阱应变工程\t011
1．1．4 GaN基LED的V形坑\t014
1．2 硅衬底LED芯片的制造与封装\t018
1．2．1 反射镜P型欧姆接触\t019
1．2．2 互补电极\t020
1．2．3 薄膜转移技术\t021
1．2．4 N极性N型GaN的表面粗化\t022
1．2．5 N极性N型GaN上的欧姆接触\t024
1．2．6 钝化\t025
1．3 硅衬底LED器件的性能与特点\t026
1．4 硅衬底LED在光通信中的应用前景\t029
参考文献\t034
第2章 面向可见光通信的OLED和有机发光材料\t039
2．1 OLED发展简介\t040
2．2 有机材料发光原理\t043
2．3 OLED器件结构\t049
2．4 有机发光材料与器件的核心参数\t055
2．5 OLED在可见光通信中的发展\t059
2．6 适合可见光通信的有机发光材料\t063
参考文献\t068
第3章 基于Micro-LED的可见光通信\t073
3．1 Micro-LED的制备\t074
3．1．1 光刻\t074
3．1．2 湿法刻蚀和干法刻蚀\t076
3．1．3 金属欧姆接触的制备\t079
3．1．4 Micro-LED的基本光电特性\t080
3．2 Micro-LED调制带宽\t081
3．3 Micro-LED应用系统\t085
3．3．1 基于CMOS封装的Micro-LED系统\t085
3．3．2 低成本、高密度的二维可见光互联通信系统\t088
3．4 智能Micro-LED系统\t099
3．4．1 多功能Micro-LED芯片\t099
3．4．2 Micro-LED作为探测器的响应特性\t100
3．4．3 Micro-LED双工通信系统\t106
参考文献\t108
第4章 半导体雪崩探测器\t113
4．1 离化碰撞\t114
4．1．1 离化阈值能量\t114
4．1．2 电子、空穴的离化系数\t120
4．1．3 高电场下声子散射\t121
4．2 雪崩探测器器件物理\t125
4．2．1 半导体雪崩探测器简介\t125
4．2．2 雪崩速率方程\t126
4．2．3 双极离化与单极离化\t131
4．2．4 雪崩过剩噪声\t132
4．3 离化碰撞工程\t134
4．3．1 梯度带隙雪崩探测器\t134
4．3．2 超晶格雪崩探测器\t137
4．3．3 隧道雪崩探测器\t139
4．4 常见半导体雪崩探测器\t142
4．4．1 硅衬底雪崩探测器\t142
4．4．2 Ge/Si吸收分离雪崩探测器\t145
4．4．3 InGaAsP基雪崩探测器\t148
参考文献\t150
第5章 新型可见光探测材料与器件\t151
5．1 有机材料与光伏器件\t152
5．2 有机太阳能电池探测器\t157
5．3 有机及钙钛矿光电探测器\t159
5．4 有机太阳能聚光器\t161
参考文献\t164
名词索引\t169