美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校與聖母大學科學家合作，刷新了量子阱發光二極管（LED）光學開關性能的世界紀錄。他們研制的氮化鎵量子阱微型LED光調制帶寬達到2.75吉赫，功耗僅為25毫瓦，有望成為數據中心短距光互連中激光器的低功耗替代方案。相關論文發表於新一期《IEEE電子器件快報》。

數據中心約90%的通信屬於10米以內的短距通信。此類高頻通信目前多採用激光器，但激光器功耗較高、發熱量大。相比之下，LED具有低功耗優勢，更適合作為短距光互連的低能耗光源。

團隊聚焦氮化鎵量子阱LED，系統考察器件尺寸對開關速度和功耗的影響，制備了直徑從100微米到2微米的系列量子阱微型LED。結果顯示，尺寸並非越小越好。綜合帶寬、功耗與阻抗匹配等因素，直徑5微米的器件表現最佳，其光調制帶寬達到2.75吉赫。這一指標反映了LED在電信號驅動下切換光輸出的速度。

新研制的5微米量子阱微型LED不僅帶寬高、光功率穩定，而且能耗低、材料平台具備可擴展性，有望提升數據中心通信鏈路的速度與效率。

團隊表示，要實現高性能量子阱微型LED，需要准確識別導致器件性能損失的材料缺陷，並在制造前對材料與電學性能進行充分建模。這項成果基於系統的理論建模與實驗測試，為縮小光通信用LED器件尺寸提供了可參考的技術路線，5微米直徑也為構建緊湊型二維發射器陣列、讓每個發射器承載獨立數據流提供了可能。（記者劉霞）