美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校与圣母大学科学家合作，刷新了量子阱发光二极管（LED）光学开关性能的世界纪录。他们研制的氮化镓量子阱微型LED光调制带宽达到2.75吉赫，功耗仅为25毫瓦，有望成为数据中心短距光互连中激光器的低功耗替代方案。相关论文发表于新一期《IEEE电子器件快报》。
数据中心约90%的通信属于10米以内的短距通信。此类高频通信目前多采用激光器，但激光器功耗较高、发热量大。相比之下，LED具有低功耗优势，更适合作为短距光互连的低能耗光源。
团队聚焦氮化镓量子阱LED，系统考察器件尺寸对开关速度和功耗的影响，制备了直径从100微米到2微米的系列量子阱微型LED。结果显示，尺寸并非越小越好。综合带宽、功耗与阻抗匹配等因素，直径5微米的器件表现最佳，其光调制带宽达到2.75吉赫。这一指标反映了LED在电信号驱动下切换光输出的速度。
新研制的5微米量子阱微型LED不仅带宽高、光功率稳定，而且能耗低、材料平台具备可扩展性，有望提升数据中心通信链路的速度与效率。
团队表示，要实现高性能量子阱微型LED，需要准确识别导致器件性能损失的材料缺陷，并在制造前对材料与电学性能进行充分建模。这项成果基于系统的理论建模与实验测试，为缩小光通信用LED器件尺寸提供了可参考的技术路线，5微米直径也为构建紧凑型二维发射器阵列、让每个发射器承载独立数据流提供了可能。（记者刘霞）