多環p型電極和螺旋線圈的可見光通信器件的制作方法
本發明涉及可見光通信領域，具體涉及一種具有多環p型電極和螺旋線圈的可見光通信器件。
背景技術：
隨著對可見光通信器件的深入研究，產業應用對該器件的性能有了更高的追求，特別是對于表面出光率和響應速率的要求。在通信中要快速獲取信號則發送端必需快速發出信號，這就要求可見光通信中的LED芯片具有快速的響應速率，即，要求LED芯片在高頻輸入信號下，輸出信號無衰減或衰減很小，這樣才能使接收端接收到該信號。只有當LED芯片能在足夠高的輸入頻率下正常工作時，信號才能及時發出，接收端才能及時接收到信號。
現有的可見光通信LED芯片的p型電極層是使用透光率較低的材料做成的，而且是直接串聯多個LED芯粒用于通信，其表面出光效率相對較低、響應速率相對較慢。表面出光效率相對較低的一個原因p型電極層的透光率較低，而響應速率慢是由于LED芯片自身的勢壘電容和擴散電容使得輸出信號隨著輸入信號頻率的增加而衰減，當輸出信號衰減到3dB以下時，信號很難接收，也就是說最初使用的可見光通信器件不能用于更快速的傳送信號。
技術實現要素：
本發明的目的是解決現有技術的缺陷，提供一種多環p型電極和螺旋線圈的可見光通信器件，采用的技術方案如下：
一種多環p型電極和螺旋線圈的可見光通信器件，包括若干個LED芯片串聯組成的LED芯片陣列，還包括電感線圈，所述電感線圈LED芯片陣列串聯，所述電感線圈的電感值L滿足：所述LED芯片的p型電極層用三環導電材料制作，由內到外分別為金屬Al環形電極、氧化鋅環形電極和納米銀環形電極。
本發明中，設置電感線圈并使其與可見光通信器件的LED芯片形成串聯電路，螺旋線圈將產生電感，這將抵消LED芯片的部分電容，甚至使電路達到感抗性質，當電路的電容被部分或完全抵消或者達到感抗性質，LED輸出信號隨著輸入信號頻率的增加衰減點會變大，因此其響應速率必然加快。
同時，LED芯片的p型電極層用三環透光率較高的導電材料制作，由內環到外環分別是金屬Al環形電極、氧化鋅環形電極和納米銀環形電極。Al環形電極透光，且其導電性好；氧化鋅環形電極具有99％的透光率，并且導電性能較好，納米銀顆粒狀環形電極具有比較好的導電性和透光率，可以提升表面出光效率。
本發明中，LED芯片的p型電極層制備方法包括：
(1)采用PECV(電子束蒸發)設備蒸鍍金屬Al,利用化學刻蝕方法將其刻蝕成環形電極；
(2)采用MOCVD(金屬有機氣相淀積)設備，蒸鍍氧化鋅薄膜，利用干法或者濕法刻蝕技術，將其刻蝕成環形氧化鋅電極；
(3)采用PECVD蒸鍍或者MOCVD技術生長納米銀，使其形成網狀納米銀矩形電極。
作為優選，所述Al環形電極的厚度為2～5nm。
2～5nm厚的金屬Al環形導電電極6具有90％的透光率。
作為優選，所述LED芯片依次包括位于襯底保護層上的緩沖層、產生電子的n型層、電子阻擋層、p型層、透明導電電極層和p形電極層。
作為優選，本發明包括兩個LED芯片，電感線圈的一端與一LED芯片的正極連接，該LED芯片的負極作為整個器件的負極，另一端與與另一LED芯片的負極連接，該LED芯片的正極作為整個器件的正極。
作為優選，本發明包括12個LED芯片，12個LED芯片排列成正方形，電感線圈位于正方形中央，電感線圈一端與第一LED芯片的正極連接，另一端與第二LED芯片的負極連接，以第一LED芯片為分界點，第二LED芯片為最后一個芯片，12個LED芯片分成兩組，第一組內前一個LED芯片的正極與后一個LED芯片的負極連接，第二組內前一個芯片的負極與后一個LED芯片的正極連接，此處所述前后為按連接順序排列的前后，第一組首個LED芯片的負極作為器件的負極，第二組首個LED芯片的正極作為器件的正極。
與現有技術相比，本發明的有益效果：
本發明中，設置電感線圈并使其與可見光通信器件的LED芯片形成串聯電路，螺旋線圈將產生電感，這將抵消LED芯片的部分電容，甚至使電路達到感抗性質，當電路的電容被部分或完全抵消或者達到感抗性質，LED輸出信號隨著輸入信號頻率的增加衰減點會變大，因此其響應速率必然加快。同時，LED芯片的p型電極層用三環透光率較高的導電材料制作，提升了表面出光效率。
附圖說明
圖1是本發明實施例1的器件的平面圖；
圖2是本發明實施例1的器件的剖面圖；
圖3是本發明實施例的螺旋線圈的平面圖；
1、藍寶石襯底，2、p型GaN，3、n型GaN，4、金屬Al環形電極，5、氧化鋅環形電極，6、納米銀環形電極，7、p型GaN，8、連接線，9、電感線圈引腳，10、電感線圈引腳，11、連接線，12、整個器件的正極，13、整個器件的負極，14、填充的二氧化硅。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細描述。
實施例1：
如圖1至圖3所示，一種多環p型電極和螺旋線圈的可見光通信器件，包括若干個LED芯片串聯組成的LED芯片陣列，其特征在于，還包括電感線圈，所述電感線圈LED芯片陣列串聯，所述電感線圈的電感值L滿足：j是復數單位，C為電路中LED芯片陣列所帶來的電容，ω0為電路的頻率。
所述LED芯片的p型電極層用三環導電材料制作，由內到外分別為金屬Al環形，電極6、氧化鋅環形電極5和納米銀環形電極4。
本實施例中，設置電感線圈并使其與可見光通信器件的LED芯片形成串聯電路，螺旋線圈將產生電感，這將抵消LED芯片的部分電容，甚至使電路達到感抗性質，當電路的電容被部分或完全抵消或者達到感抗性質，LED輸出信號隨著輸入信號頻率的增加衰減點會變大，因此其響應速率必然加快。
同時，LED芯片的p型電極層用三環透光率較高的導電材料制作，由內環到 外環分別是金屬Al環形電極6、氧化鋅環形電極5和納米銀環形電極4。Al環形電極6透光且其導電性好；氧化鋅環形電極5具有99％的透光率，并且導電性能較好，納米銀顆粒狀環形電極4具有比較好的導電性和透光率，可以提升表面出光效率。
本實施例中，LED芯片的p型電極層制備方法包括：
(1)采用PECV(電子束蒸發)設備蒸鍍金屬Al,利用化學刻蝕方法將其刻蝕成環形電極；
(2)采用MOCVD(金屬有機氣相淀積)設備，蒸鍍氧化鋅薄膜，利用干法或者濕法刻蝕技術，將其刻蝕成環形氧化鋅電極；
(3)采用PECVD蒸鍍或者MOCVD技術生長納米銀，使其形成網狀納米銀矩形電極。
所述Al環形電極6的厚度為2～5nm。
2～5nm厚的金屬Al環形導電電極6具有90％的透光率。
所述LED芯片依次包括位于襯底保護層上的緩沖層、產生電子的n型層、電子阻擋層、p型層、透明導電電極層和p形電極層。
本實施例包括兩個LED芯片，電感線圈的一端10與一LED芯片的正極通過連接線11連接，該LED芯片的負極13作為整個器件的負極，另一端9與與另一LED芯片的負極3通過連接線8連接，該LED芯片的正極12作為整個器件的正極。
假設電路的輸入信號為Um＝U0Cos(w0t)，當電路沒有串聯螺旋線圈時，電路的總電流為：
電容的吸收功率為
整理得：
現有的可見光通信器件的總電容大約為100pF～300pF，工作頻率為1MHz～100MHz，得出w0C為10-4～10-2數量級，另外LED導通時,電阻R只有幾十歐，因此Pc可以近似簡化為
當頻率從1MHz變化到100MHz，jw0C變大，Pc也變大，說明電容吸收的功率越來越大，即，輸出信號隨頻率增大而衰減。而實驗測試發現在不串聯電感線圈的情況下，器件的輸出信號隨頻率的增加在40MHz左右開始衰減。
本實施例串聯了螺旋線圈，在輸入信號同樣為Um＝U0Cos(w0t)的情況下，電路的總電流為
電容吸收的功率為
當在40MHz的頻率實現阻抗近似匹配時，有整理得
電感吸收的功率為
因為有整理得
此時電容和電感吸收的總功率P總＝PL+PC＝0。這表明了電容和電感之間相互交換能量，輸入的功率全部為電阻吸收，此時電路在40MHz時將不會有損耗，即抑制了輸出信號在40MHz時的衰減，器件衰減的頻率將會變大，這樣就提高了LED作為可見光通信器件的響應速率。
實施例2：
一種多環p型電極和螺旋線圈的可見光通信器件，包括若干個LED芯片串聯組成的LED芯片陣列，其特征在于，還包括電感線圈，所述電感線圈LED芯片陣列串聯，所述電感線圈的電感值L滿足：所述LED芯片的p型電極層用三環導電材料制作，由內到外分別為金屬Al環形電極6、氧化鋅環形電極5和納米銀環形電極4。
本實施例中，LED芯片的p型電極層制備方法包括：
(1)采用PECV(電子束蒸發)設備蒸鍍金屬Al,利用化學刻蝕方法將其刻蝕成環形電極；
(2)采用MOCVD(金屬有機氣相淀積)設備，蒸鍍氧化鋅薄膜，利用干法或者濕法刻蝕技術，將其刻蝕成環形氧化鋅電極；
(3)采用PECVD蒸鍍或者MOCVD技術生長納米銀，使其形成網狀納米銀矩形電極。
所述Al環形電極6的厚度為2～5nm。
2～5nm厚的金屬Al環形電極6具有90％的透光率。
所述LED芯片依次包括位于襯底保護層上的緩沖層、產生電子的n型層、電子阻擋層、p型層、透明導電電極層和p形電極層。
本實施例包括12個LED芯片，12個LED芯片排列成正方形，電感線圈位于正方形中央，電感線圈一端10與第一LED芯片15的正極通過連接線11連接，另一端9與第二LED芯片16的負極通過連接線8連接，以第一LED芯片15為分界點，第二LED芯片16為最后一個芯片，12個LED芯片分成兩組，第一組內前一個LED芯片的正極與后一個LED芯片的負極連接，第二組內前一個芯片的負極與后一個LED芯片的正極連接，此處所述前后為按連接順序排列的前后，第一組首個LED芯片的負極13作為器件的負極，第二組首個LED芯片的正極12作為器件的正極。
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