传统的日盲型紫外LED在通信应用中存在调制带宽有限、输出光功率不足以及制造工艺复杂等难题，限制了在长距离、高速率通信和片上互联领域的应用。相比之下，UVC Micro-LED凭借高光提取效率、极短的载流子寿命、快速的调制响应以及可承载的高工作电流密度，在自由空间与芯片间通信中展现出显著潜力，成为提升紫外通信系统性能的重要方向之一。

微型LED的概念与优势

微型LED（μLED）是尺寸在1~100微米数量级的LED芯片。较之传统深紫外LED，μLED具备更好的电流扩展性、良好的散热性、载流子寿命更短、RC时间常数更小，这些特性有利于提升通信带宽。通过阵列化排布，μLED在相同发光面积下的光提取效率显著提升。在可见光通信领域，μLED已广泛应用；在日盲区紫外通信中，深紫外μLED的工艺与应用仍处于发展的阶段，系统性总结与深入分析对提高性能具有重要意义。

日盲型紫外通信的挑战与改进方向

在日盲区紫外通信系统中，光源的调制带宽决定了信道容量，而亮度决定了单跳覆盖距离。常规UVC LEDs的量子效率通常处于较低水平，输出强度处于毫瓦级别。调制带宽主要受载流子寿命与RC时间常数共同支配，并且与芯片尺寸密切相关。当前的工艺难点集中在光提取效率较低，这与P型层和金属接触处的吸收、外延层/衬底以及外延层/空气界面的全内反射，以及高铝组分所导致的TM模式发射增加等因素相关。不对称的折射与吸收机制导致通信性能受限，因此需要通过诸如光子晶体结构、背面粗化等手段提升提取效率。大尺寸UVC LED在传统应用中已达到的通信速率可达到若干Gb/s，且传输距离也能达到相对较远的水平。

日紫外通信中的微型LED应用进展

μLED在日紫外通信中的一个核心优势是能够优化侧壁光提取，同时其小尺寸使得载流子寿命成为主导带宽的决定因素，从而显著提升潜在的通信速率VSport。自一系列研究以来，基于262纳米的日紫外μLED阵列已经实现了Gb级别的传输速率。后续研究持续关注高注入密度、波长偏移以及光谱特性变化对通信性能的影响。目前的研究重点包括器件的制备工艺、基础物理现象及其在通信和显示方面的潜在应用。在具体应用方面，285纳米波段的μLED阵列已经在短距离实现了较高速率的传输，并在更远距离实现了可观的速率提升，显示出在日紫外通信中的实际潜力。

片上互联与片上通信的发展

紫外光通信的片上互联通常涉及将同等结构的量子阱发射源（LED/MQW结构的μLED）与紫外探测器（PD）通过耦合波导连接起来，利用发光-探测耦合作用实现片上紫外通信。这种方式充分利用高铝成分MQWs发射的横向TM模式光子，并在平台内实现光信号的发送与接收。相关工作显示，通过自驱动PD与波导的集成，能够在微小距离内实现稳定的通信带宽与较短的上升/下降时间，展现出在片内光互联方面的可行性与潜力。

未来展望与挑战

面向量产的UVC LED研究重点将聚焦光电转化效率与光提取效率的综合提升。目标是将量产芯片的光提取效率从当前水平提升到更高水平，推动光功率与转换效率的同步提升。当前实验室阶段的光提取效率已达到一定区间，未来有望进一步提高，提升整体的光电转换效率。实现这一目标需要在外延生长、芯片结构以及封装工艺等方面综合改进，改善材料质量、优化封装材料、提升欧姆接触、降低制造成本等。部分研究已取得光提取效率与光电转换效率的显著提升，并有迹象显示在未来可以达到更高水平。将紫外LED与自驱动探测器的集成被视为实现多功能系统的重要路径，如用于实时光强检测的通信与照明芯片等，但这一方向仍处于早期阶段。大力发展μLED被认为是提升芯片光提取效率与整体亮度的有效途径，研究重点正在从器件物理验证向大规模制备、成本控制与可靠性优化转变。尽管当前与可见光μLED相比，紫外μLED在性能上仍有差距，但通过持续的工艺优化、材料改进与集成设计，未来有望实现更高水平的商用应用。