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基于LED开关特性和可调制特性的可见光通信技术,有望缓解全球无线频谱资源短缺的现状。但商用大尺寸LED器件的调制带宽仅十几兆,为了提高基于LED的可见光通信系统的通信性能,需要对信号光源进行优化。构造微尺寸级别的LED芯片,可减小器件电容、降低RC时间延迟,并且提高最大可承受工作电流密度、减小载流子寿命,提高系统最大调制带宽;构造微尺寸LED阵列芯片,不仅调制带宽大,而且还能提高系统最大数据传输速率,以及芯片整体光功率。因此本文对面向可见光通信的Ga N基LED芯片及其阵列结构展开研究。本文从LED可见光通信理论出发,分析了影响可见光通信系统性能的相关因素,搭建了用于裸片形式的LED芯片和封装形式的LED器件的通信性能测试平台。制备了正装微尺寸LED芯片,测试结果表明,较小尺寸芯片可承受的工作电流密度较大,同时3-d B调制带宽值也较大。半径为30μm的芯片,饱和电流密度可达6000 A/cm~2,且调制带宽最高能到300 MHz。对制备的正装微尺寸LED并联阵列芯片的性能分析得到,采用多个发光单元并联连接的微尺寸阵列芯片可有效提高光输出功率。在注入电流密度为1000 A/cm~2时,8个发光单元组成的并联阵列芯片,其光输出功率是单个发光单元芯片的6.64倍,且在相同电流密度下3-d B调制带宽值相等。另外,通过白光LED器件电流老化实验发现,与130 m A电流注入相比,20 m A电流注入老化的白光微尺寸LED器件的寿命可提高93.5倍。进一步地,还制备了具有DBR的倒装微尺寸LED芯片和阵列芯片。与普通大尺寸LED芯片相比,微尺寸LED芯片的器件电容小,调制带宽大,更适用于可见光通信;与正装微尺寸LED芯片相比,当电流密度相同时,倒装微尺寸LED具有较低的正向电压和较高的光输出功率。最后对微尺寸并联阵列的电路模型进行分析,说明了LED并联阵列芯片是高电流型,而串联阵列芯片则是高电压型。当电流密度相同时,阵列芯片对调制带宽无明显提高,但系统的最大数据传输速率提高了34.6%。