隨著對更快互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟛粩嘣黾樱F(xiàn)有的無線電頻譜接近其容量極限，促使研究人員探索替代途徑進行數(shù)據(jù)傳輸。

可見光通訊(Visible light communication, VLC)作為一種具有前景和創(chuàng)新性的無線技術(shù)，利用可見光進行高速數(shù)據(jù)傳輸，被定位為傳統(tǒng)Wi-Fi和室內(nèi)無線通訊方法的潛在繼任者，VLC本質(zhì)上是利用以前未開發(fā)的可見光頻譜資源，為頻率擁擠的日益嚴重問題提供了解決方案。

VLC的優(yōu)勢包括數(shù)據(jù)安全性、對電磁波干擾的免疫性、無需許可證要求和快速響應時間。VLC特別值得注意的功能之一是在同時傳輸數(shù)據(jù)的同時提供照明。這種雙重功能不僅降低了運行成本，還減少了不必要的能耗，使其成為一種節(jié)能的選擇。

VLC的潛在應用非常廣泛，涵蓋了從汽車和室內(nèi)通訊到移動定位服務的各個領(lǐng)域，它與禁止無線電波的環(huán)境兼容，進一步增強了其多功能性和適用性。在這些應用中， Micro LED由于其卓越的特性，如高亮度、快速響應時間、低功耗和出色的色彩調(diào)制能力，成為下一代全彩VLC技術(shù)的強大競爭者。

近年來，氮化銦鎵基(InGaN-based)的Micro LED因其多功能應用而受到重視;然而，盡管通過調(diào)整銦含量可以實現(xiàn)全彩照明，但也有需要考慮的不利因素。

在具有高銦含量的長波長InGaN-based Micro LED中，明顯的量子侷限史塔克效應(quantum-confined Stark effect, QCSE)對其性能產(chǎn)生不利影響，導致電子-電洞波函數(shù)的重疊減少，進而降低輻射復合速率和發(fā)光效率，并導致頻寬減小。

此外，若要實現(xiàn)VLC的波長分波多工(wavelength-division multiplexing)，降低波長位移與半高寬以防止多通道串擾的現(xiàn)象發(fā)揮著致關(guān)重要的作用。

此次，鴻海研究院(HHRI)半導體所所長暨陽明交大講座教授郭浩中所長、半導體所洪瑜亨博士研究團隊攜手陽明交大(NYCU)及臺大(NTU)研究團隊，與沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)研究團隊展開跨國合作，共同開發(fā)長波長Micro LED陣列用于VLC應用。

基于相同的磊晶結(jié)構(gòu)，調(diào)整InGaN量子井(quantum wells, QWs)中的銦含量，以實現(xiàn)黃光與紅光Micro LED，如圖一所示。

值得注意的是，黃光與紅光30 μm×8的Micro LED陣列分別都表現(xiàn)出了具有11.56%與5.47%的高外部量子效率(external quantum efficiency, EQE)。

在傳輸性能方面， InGaN-based的黃光Micro LED實現(xiàn)了630 MHz的調(diào)制頻寬，而紅光Micro LED則達到了418 MHz。此外，當采用正交分頻多工(orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)傳輸格式時，黃光Micro LED陣列更實現(xiàn)了高達1.5 Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。

這些結(jié)果表明了長波長InGaN-based Micro LED的巨大潛力，有望推動高速VLC和微型顯示技術(shù)的進步，為不同技術(shù)領(lǐng)域帶來變革性機遇。

此研究成果《Advancing high-performance visible light communication with long-wavelength InGaN-based Micro LEDs》已發(fā)表在國際頂級期刊Scientific Reports，論文詳情可參閱 https://doi.org/10.1038/s41598-024-57132-9。

近年來，人工智能技術(shù)(AI)的快速發(fā)展和廣泛應用，導致數(shù)據(jù)中心(data center)的需求大幅增加。為了處理海量數(shù)據(jù)和復雜運算，數(shù)據(jù)中心必須具備高速、低延遲、低功耗的數(shù)據(jù)傳輸能力。然而，傳統(tǒng)的銅線傳輸方式面臨諸多限制，如串擾、信號損耗、高功耗和速率瓶頸等問題，難以滿足日益增長的數(shù)據(jù)傳輸需求。

這次的研究成果表明了長波長InGaN Micro LED在高速可見光通訊、芯片間的互聯(lián)互通(chip-to-chip interconnection)，以及微型顯示技術(shù)中的巨大潛力。隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展，Micro LED陣列光通訊有望在未來的數(shù)據(jù)中心中扮演越來越重要的角色，推動數(shù)據(jù)中心的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)升級。