[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028] 如图1，本发明实施例提供一种高调制速度发光二极管，所述发光二极管的PN结具有一结区，所述结区为发光二极管中电压降的区域，所述结区包含一个双量子阱结构，所述双量子阱结构包括一第一量子阱和一第二量子阱，所述第一量子阱的带隙大于所述第二量子阱的带隙，所述第一量子阱辐射信号光，所述第二量子阱辐射辅助光，通过量子隧道效应，所述第一量子阱和所述第二量子阱相互耦合。
[0029] 本发明高调制速度发光二极管采用III-V族InGaN化合物半导体，外延层结构由上至下为：电极接触层为GaN，厚度0.1微米，掺杂浓度P型 ； 扩展层为GaN，厚度0.2微米，掺杂浓度P型 ；势垒层为InGaN(In:0.1)，厚度0.005微米，无掺杂；第二量子阱为InGaN(In:0.5)，厚度0.003微米，无掺杂；势垒层为InGaN(In:0.1)，厚度0.005微米，无掺杂；第一量子阱为InGaN(In:0.3)，厚度0.003微米，无掺杂；势垒层为InGaN(In:
0.1)，厚度0.005微米，无掺杂；缓冲层为InGaN(In:0-0.1)，厚度0.01微米，无掺杂；扩展层为GaN，厚度2微米，掺杂浓度N型 ；电极接触层为GaN，厚度2微米，掺杂浓度。其中，所述第一量子阱与所述第二量子阱的间距为0.005微米。在其他实施例中，上述各参数可以根据具体情况进行调整。所述第一量子阱的InGaN化合物半导体中In的占比小于所述第二量子阱的InGaN化合物半导体中In的占比，从而实现所述第一量子阱的带隙大于所述第二量子阱的带隙，进而使得所述第一量子阱辐射信号光，所述第二量子阱辐射辅助光。
[0030] 本发明高调制速度发光二极管在调制时，在所述发光二极管外部设置一信号源，所述信号源输出调制信号对所述发光二极管进行直接电调制，控制所述调制信号的开启电压大于所述第一量子阱和所述第二量子阱的正常工作电压，控制所述调制信号的关断电压小于所述第一量子阱的正常工作电压，但大于所述第二量子阱的正常工作电压，通过所述调制信号在开启电压与关断电压之间的切换实现所述第一量子阱处的载流子浓度快速上升和快速降低，从而实现所述发光二极管的高速度调制。
[0031] 如图2所示，所述第一量子阱辐射光子 ，所述第二量子阱辐射光子 ，其中，，相应地，参与光辐射的载流子包含两部分。当电压处于开启电压时，载流子被注入，则形成相应的第一量子阱处的载流子浓度和第二量子阱处的载流子浓度。
[0032] 当电压由开启电压切换为关断电压，这里的关断电压只关断所述第一量子阱处的光辐射，而使所述第二量子阱处的光辐射依然处于开启状态，可以辐射光子 。在极短时间内，所述第二量子阱处的载流子由于保持自发辐射而湮灭掉，新注入载流子将包含两部分：（1）外部电流注入，（2）所述第一量子阱处载流子迁移至所述第二量子阱处。由于所述第一量子阱处载流子能量高于所述第二量子阱处的载流子，所述第一量子阱处的载流子会迁移至所述第二量子阱处，由于该过程发生在能量空间，是一个超快过程，这等价于一个极大的瞬态电流注入。因此，相对于有限大小的外部电流注入，在所述第一量子阱处的载流子消耗掉之前，可以认为所述第二量子阱处的光辐射将全部辐射来自于所述第一量子阱处的载流子。通过该方法，可以实现所述第一量子阱处的载流子浓度的快速降低。
[0033] 当电压再次切换为开启电压，在极短时间内，所述第一量子阱处的载流子将来源于两个部分：（1）外部电流注入，（2）所述第二量子阱处载流子迁移至所述第一量子阱处。由于外部电压导致电势分布变化，载流子在所述第一量子阱处将具有更低的电势，所述第二量子阱处的载流子会迁移至所述第一量子阱处，由于该过程发生在能量空间，是一个超快过程，这等价于一个极大的瞬态电流注入。因此，相对于有限大小的外部电流注入，可以认为所述第一量子阱处的光辐射将全部辐射来自于所述第二量子阱处的载流子。通过该方法，可以实现所述第一量子阱处的载流子浓度的快速上升。
[0034] 综上，所述第一量子阱处的载流子浓度的变化是由于：载流子在能量空间所述第一量子阱和所述第二量子阱之间的迁移，时间极短，远远小于载流子的辐射复合寿命。因此，载流子浓度随调制电压的变化也不再受制于载流子的辐射复合寿命，通过此方法可以实现发光二极管的高调制速度。
[0035] 本发明高调制速度发光二极管的制造方法为：采用与目前一般异质结量子阱LED相同的异质外延生长工艺制备，在MOCVD工艺中，通过调控所述第一量子阱和所述第二量子的InGaN半导体的组份，特别是其中In的占比，实现所述第一量子阱的带隙大于所述第二量子阱的带隙，从而制备出具有不同辐射能量的所述第一量子阱和所述第二量子阱。
[0036] 如图3所示，为本发明高调制速度发光二极管的辐射光谱的波形图。
[0037] 如图4所示，对比10ns方波脉冲信号输入下，普通量子阱LED与本发明高调制速度发光二极管中参与自发辐射载流子浓度的动态过程，本发明载流子浓度的上升沿和下降沿都极大的缩短。暂态调制特性为：开启电压 ，关断电压 。
[0038] 如图5所示，为在调制脉冲宽度分别为：10ns, 5ns, 1ns信号输入下，普通量子阱LED输出光信号波形与对比度的变化。
[0039] 如图6所示，为在调制脉冲宽度分别为：10ns, 5ns, 1ns信号输入下，本发明高调制速度发光二极管输出光信号波形与对比度的变化。
[0040] 由上可以看出，在一定信号对比度的要求下，本发明高调制速度发光二极管具有比普通量子阱LED更高的调制速度；在输入信号为1ns时，仍可获得5dB的对比度，普通量子阱LED的对比度则不足0.5dB。因此，本发明高调制速度发光二极管调制速度高且性能较好。
[0041] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
