1 (09/2009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS 2. Light-Emitting Diodes 1. Cấu trúc LED 2. Vậtliệuchế tạonguồn quang 3. Hiệusuấtlượng tử và công suấtLED 2 (09/2009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS NGUỒN PHÁT QUANG LEDs LD Ánh sáng không có tính kếthợp (incoherent) Ánh sáng có tính kếthợp (coherent): Tính đơnsắccao(bề rộng phổ hẹp) Độ hộitụ chùm sáng cao Công suấtlớn: vài chục µW Công suất 1 – 10mW Độ rộng phổ: 20 – 100nm Æ chủ yếudùngcho MMF Độ rộng phổ: 0,002 – 5nm Æ dùng cho SMF &MMF Tốc độ điềuchế: 100 – 200Mbps Tốc độ điềuchế: 10Gbps Ứng dụng đường truyềncự ly ngắn, tốc độ thấp Ứng dụng cự ly dài, tốc độ cao Mạch điều khiển đơngiảnMạch đ iềukhiểnphứctạpvìcónhiễunhiệtvà cầnmạch ổn định Giá thành rẻ Giá thành cao 3 (09/2009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS CẤU TRÚC CỦA LED Yêu cầuphảicócôngsuấtbứcxạ cao, thờigianđáp ứng nhanh và hiệu suấtlượng tử cao. Cấu trúc LED vớitiếpgiápthuầnnhất: hiệntượng phát xạ ánh sáng xảyratạitiếpgiápp –n Æ cho hiệusuấtthấp. Cấu trúc LED vớitiếpgiápdị thể kép: có 2 lớpbándẫnp vàn ở mỗi bên của vùng tích cực Æ tập trung nhiềuhơncáchạtmangđasố vào vùng kích thướcnhỏ làm cho mật độ công suấtcủa ánh sáng phát ra tăng lên. 4 (09/2009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS Vùng tái hợp Vùng tập trung hạt dẫn CẤU TRÚC DỊ THỂ KÉP 5 (09/2009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS Cấu trúc LED phát mặt (Surface-emitting LED) Mặtphẳng của vùng phát ra ánh sáng vuông góc trụccủasợidẫn quang Vậtliệubaophủ Kim loại hóa Lớpdị thể kép TiếpxúckimloạitrònVùng tích cựcdạng phiếntròn Đường kính ~50µm; dày ~2.5µm Các lớpgiam hạtdẫn Giếng khắc hình tròn Chấtnền Phiếntỏa nhiệt Lớp cách ly SiO 2 6 (09/2009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS Cấu trúc LED phát cạnh (Edge-emitting LED) Vùng tích cựcnằmgiữa2 lớpdẫn, cấu trúc này hình thành một kênh dẫnsónghướng sự phát xạ ánh sáng về phía lõi sợi Chấtnền 2 lớpdẫn ánh sáng Kim loại hóa Phiếntỏa nhiệt Chùm ánh sáng ra không kếthợp Lớp cách ly SiO 2 Lớpdị thể kép Vùng tích cực dài 100 - 150µm 7 (09/2009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS CÁC VẬT LIỆU NGUỒN PHÁT Thông dụng nhấtlàcácvậtliệu đượctạoratừ hỗnhợpcácphầntử nhóm III (như Al, Ga, In) và nhóm V (như P, As, Sb). Vùng bước sóng 800 – 900 nm: dùng vậtliệuGa 1-x Al x As. Vùng bước sóng 1.0 – 1.7 µm: ghép 4 phân tử In 1-x Ga x As y P 1-y là lựa chọnsố một. Tỷ lệ pha trộncáchợpchấtquyết định bướcsóngphátra 8 (09/2009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS LoạivậtliệuTênvậtliệuDảicấmBướcsóng Các vậtliệuhai thành phần GaP (Gali – Phốt pho) AlAs (Nhôm - Asen) GaAs (Gali - Asen) InP (Indi – Phốt pho) InAs (Indi - Asen) 2,24 eV 2,09 eV 1,424 eV 1,35 eV 0,34 eV 0,55 µm 0,59 µm 0,87 µm 0,93 µm 3,6 µm Các vậtliệuba hoặcbốn thành phần AlGaAs (Nhôm-Gali-Asen). InGaAsP (Indi-Gali-Asen-Phốt pho) 1,42 – 1,61 eV 0,74 – 1,13 eV 0,77 – 0,87 µm 1,1 – 1,67 µm Bảng tổng hợpmộtsố vậtliệuvớicácdảicấmvàbước sóng 9 (09/2009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS Độ rộng phổ công suất FWHM 10 (09/2009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS Hiệusuấtlượng tử và công suất LED Hiệusuấtlượng tử trong η int và hiệusuấtlượng tử ngoài η ext Nón phát xạ ánh sáng của LED . (0 9 /2 009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS 2. Light-Emitting Diodes 1. Cấu trúc LED 2. Vậtliệuchế tạonguồn quang 3. Hiệusuấtlượng tử và công suấtLED 2. quang 3. Hiệusuấtlượng tử và công suấtLED 2 (0 9 /2 009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS NGUỒN PHÁT QUANG LEDs LD Ánh sáng không có tính kếthợp (incoherent) Ánh. dày ~2. 5µm Các lớpgiam hạtdẫn Giếng khắc hình tròn Chấtnền Phiếntỏa nhiệt Lớp cách ly SiO 2 6 (0 9 /2 009) HANOI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FACULTY OF ELECTRONICS & TELECOMMUNICATIONS Cấu trúc LED