新加坡科技研究局（A＊STAR）和新加坡國立大學(xué)（National University of Singapore）的研究人員聯(lián)手，設(shè)計(jì)了一款波長(zhǎng)可選的光偵測(cè)器，它能聚焦白光熒光粉所發(fā)射的藍(lán)光訊號(hào)，從而使白光光照上網(wǎng)（Light Fidelity；Li－Fi）速度從5MHz提高到20MHz。
盡管涂覆熒光粉的白光LED已經(jīng)成為明亮照明的主流，但混合物中使用的色彩轉(zhuǎn)換熒光粉在光致發(fā)光壽命方面的變化相當(dāng)大。例如，為了偵測(cè)白光在450nm和560nm的時(shí)域解析黃色光致熒光光譜（PL），研究人員發(fā)現(xiàn)藍(lán)光的衰減時(shí)間為1．4ns，較黃光發(fā)射的54．4ns更快許多。
這意味著當(dāng)調(diào)節(jié)白光使其得以傳輸數(shù)位訊號(hào)時(shí)，藍(lán)光能以較黃光更快的速度有效地開啟和關(guān)閉，而寬頻的矽（Si）光偵測(cè)器最終取得訊號(hào)的最慢公分母，減緩上升和下降時(shí)間。
為了聚焦于快速的藍(lán)光，研究人員設(shè)計(jì)了一款窄頻的綠光氮化銦鎵（InGaN） LED作為接收器。研究人員在發(fā)表于《ACS Photonics》期刊的論文（Textured V－Pit Green Light Emitting Diode as a Wavelength－Selective Photodetector for Fast Phosphor－Based White Light Modulation）中詳細(xì)描述在380nm的波長(zhǎng)制造InGaN LED時(shí)，具有V型凹槽紋理的表面可提高InGaN LED主動(dòng)層的峰值響應(yīng)度。
如同元件的3D時(shí)域有限差分（FDTD）模擬，具有紋理的V型凹槽表面由于增加角散射和光路徑，從而提高了光吸收量。
（a） 具紋理的p－GaN表面；（b） LED結(jié)構(gòu)的暗場(chǎng)。插圖顯示具穿透錯(cuò)位（TD）的V型凹槽特寫。
研究人員利用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD），在藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)LED結(jié)構(gòu)。這種基板是由未摻雜的GaN層、厚度約1μm的Si摻雜n－GaN層、10對(duì)InGaN （4nm）／GaN （16nm） QW、40nm厚的鎂摻雜AlGaN以及600nm厚的鎂摻雜GaN組成。
具紋理的LED結(jié)構(gòu)示意圖
LED結(jié)構(gòu)頂部具紋理的表面是由隨機(jī)分布的六角形V型凹槽（密度約1×109／cm2）組成，具有300nm－500nm的較大調(diào)變振幅。借由控制三甲基鎵（TMGa）氣流，可在生長(zhǎng)p－AlGaN層時(shí)取得。
研究人員計(jì)算出：在420?480nm范圍（藍(lán)光）的平均吸收量較具有相同發(fā)光波長(zhǎng)與主動(dòng)層厚度的一般平面LED更高2．23倍。具紋理的LED偵測(cè)器峰值響應(yīng)度為0．23A／W，較平面LED偵測(cè)器（0．139A／W）更高63％。
這項(xiàng)研究背后的想法是，利用這種藍(lán)光波長(zhǎng)可選的光偵測(cè)器取代寬頻的Si光偵測(cè)器，將足以使白光Li－Fi通訊速度提高4倍，而無需更換任何安裝的白光LED燈泡和燈具。