第三代半导体氮化镓作为一种宽禁带体材料，其细窄的耗尽区能够实现高载流子浓度，以此诞生的发光二极管（LED）获得了2014年诺贝尔物理学奖。借助LED发展起来的可见光通信，正由于频谱无需授权、高速、节能、无电磁辐射等优点，在6G研究领域成为一种极具潜力的通信技术。
但是，可见光通信作为一种通信系统，发射和接收两端具有相同的重要性。近年来，可见光通信的发展主要依靠着发射器件的突破，包括LED、SLD和LD。而对于接收器件，大部分可见光通信系统在使用红外、近红外的探测器进行信号的接收。这些使用的探测器已经在几十年的发展历程中对红外、近红外通信进行了不断优化，这其中包括铟镓砷探测器、镓砷探测器和硅探测器。它们最小的峰值频率响应也在800 nm波长，然后在可见光波段（400-780 nm）快速下降，这就导致类似可见光通信极具竞争力的水下通信场景（蓝绿光400-570 nm）发展受阻。
将氮化镓LED进行反向偏压能实现可见光波段探测器的功能。传统氮化镓LED在制备过程中往往使用蓝宝石衬底或者氮化镓衬底。蓝宝石衬底一般只能设计横向结构，在高注入电流或者高入射光功率下，会表现出电流拥堵、散热差等问题，以至于芯片性能严重下降或损坏。氮化镓衬底是理论上最理想的衬底，可制备氮化镓衬底过程困难且成本极高，难以满足商用化需求。
为解决上述问题，复旦大学迟楠教授、沈超教授、施剑阳博士研究团队联合南昌大学、国家硅基LED工程技术研究中心江风益院士、张建立教授等人设计了一种硅基垂直结构的氮化镓Micro-LED。将该LED作为探测器，成功实现了10 Gbps的可见光通信。相关研究成果发表于Photonics Research 2022年第10期。
该方案首先设计一个硅基垂直结构的氮化镓Micro-LED图（a），实验中同时设计了10 μm×10 μm、50 μm×50 μm和100 μm×100 μm三个尺寸芯片，其中50 μm的SEM图，如图（b）。随后将设计的芯片以共阴极的方式组成4×4芯片阵列，如图（c），该芯片阵列的光纤显微图像，如图（d）。
图（a）硅基垂直结构氮化镓Micro-LED示意图；（b）50 μm芯片的SEM图；（c）4×4芯片阵列示意图；（d）50 μm芯片阵列的光学显微图像
基于该硅基氮化镓Micro-LED，成功实现了实现峰值频率响应400 nm的可见光探测器，其半波宽达到了72 nm，为可见光的波分复用系统提供了可能。对该器件给予正向偏置电压，可以发射出573 nm左右的可见光，当给予方向偏置电压，该器件可以实现可见光信号的探测。通过加大反向偏置电压，-20 dB带宽最大可以达到822 MHz。利用该探测器，成功实现了传输距离1 m，传输速率10.14 Gbps的可见光通信。
相比于传统蓝宝石衬底的氮化镓Micro-LED，硅衬底的Micro-LED具有高晶体质量、良好导电性和高导热性能等特点，并且与现有硅基基础电路兼容，具备向更加小型化高集成化发展的优势，以此构建的可见光探测器，适合未来对成本、速率敏感的6G可见光通信应用场景。复旦大学与南昌大学团队实现了硅基氮化镓Micro-LED作为高速可见光探测器，后续将进一步开展更高响应灵敏度、更高传输带宽的研究，将该器件推向实用化，最终实现可见光通信收发一体化设计与应用。
