可见光通信感知一体化芯片及关键技术.docx_通信感知一体化资源-CSDN文库

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1. 引言

随着信息时代的飞速发展，无线通信的用户也在随着急剧增长，而无线频谱资源的短

缺和用户数量的增多的矛盾却制约了通信的进步

[1]

。而解决这一问题的关键在于对频谱资

源节流开源。与 5G 相比，6G 作为新一代的移动通信系统，支持更高的数据速率、更低的

时延和更高的可靠性

[2]

，并且更加亲和用户和业务，即可以为用户提供针对性更强的高质

量服务。此外，6G 也将无线融合通信纳入研究范畴，其中通信和感知融合就是一种典型的

融合通信。在目前信息时代，通信和感知是独立存在的，例如 4G 通信系统只负责通信，

雷达系统只负责测速、感应、成像等功能

[3]

。这样分离式的设计既造成了频谱资源和硬件

资源的浪费，又因为各自独立带来了信息时延较高的问题。而通信感知一体化

[4]

是节约频

谱资源的可靠方法，除此之外，可见光通信

[5]

则是有效对现有频谱资源的补充和开拓，可

见光通信作为新一代无线通信技术，是我国“十三五”重点发展的信息技术之一。可见光的

波长范围在 380～780 nm

[6]

，具有高带宽、高速率、保密性好、频谱资源丰富等优点

[7]

，未

来能够在灯光上网、室内导航和定位

[8]

、水下通信

[9]

、智能安防

[10]

、智能交通

[11]

和智慧城市

中得到推广与应用

[12]

。

基于以上两个原因，结合量子阱二极管发光谱和探测谱出现部分重叠的物理现象

[13]

，

同时，量子阱二极管可以吸收另一个同一结构二极管的光子

[14]

，并转化为光电流输出。这

意味着在同一个芯片上集成多个相同的量子阱二极管，分别作为通信发送和探测感知器

件，就可以实现单个芯片通信感知一体化。将可见光通信和感知融合，可以有效减少频谱

的消耗，同时减少了收发设备的数量和体积。可将其应用于可见光音频通信、视频通信、

可见光脉搏测量装置或其他光电反射式传感器，均有广阔的应用前景。

进入 6G 时代，通信频谱不会局限于电磁波，可见光通信也是重要一环，未来通信的

频谱也会与感知频谱结合，这就需要研究新技术探讨二者融合，可见光通信感知一体化可

以方便实现通信与感知资源的联合调度

[15]

。

2. 氮化镓量子阱二极管的制备

首先我们采用 10 cm 蓝宝石衬底，利用金属-有机化学气相沉积(Metal Organic

Chemical Vapor Deposition, MOCVD)技术制造 InGaN/GaN 多量子阱(Multiple Quantum

Wells, MQW)结构的外延薄膜，然后通过电感耦合等离子蚀刻方法蚀刻外延薄膜实现器件

隔离，其次通过溅射法沉积出 230 nm 厚的透明氧化铟锡(Indium Tin Oxide, ITO)电流扩展

层，接着利用氮气对其进行 7 min 热退火，使其稳定，减少变形和裂纹倾向。用 HCl/FeCl

3

混合物腐蚀 ITO 层，直至暴露 n-GaN 表面。将混合金属堆沉积在 n-GaN 和 ITO 表面，然

后进行金属脱离和快速热退火，通过等离子体增强化学气相沉积(Plasma-Enhanced

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小喇叭牛皮

2023-05-16

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