深紫外LED消毒強(qiáng) 醫(yī)療研發(fā)成新熱點

深紫外光是指波長100納米到280納米之間的光波，在殺菌消毒、醫(yī)療、生化檢測、高密度信息儲存和保密通訊等領(lǐng)域有重大應(yīng)用價值。與汞燈紫外光源相比，基于氮化鋁鎵（AlGaN）材料的深紫外發(fā)光二極管（LED）具備堅固、節(jié)能、壽命長、無汞環(huán)保等優(yōu)點，正逐步滲入汞燈的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。同時，深紫外LED的獨特優(yōu)勢又激發(fā)了許多新的消費(fèi)類電子產(chǎn)品應(yīng)用，如白色家電的消毒模塊、便攜式水凈化系統(tǒng)、手機(jī)消毒器等，從而展現(xiàn)出廣闊的市場前景，成為繼半導(dǎo)體照明LED之后，全球LED研究與投資的新熱點。

研究報告顯示，未來LED市場可能被劃分為兩部分，一部分是面向通用照明的可見光LED，另一類則是以高科技創(chuàng)新為特色的深紫外LED。與可見光LED相比，目前深紫外LED的發(fā)光效率和光輸出功率普遍較低。中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研究員張韻認(rèn)為，要從根本上提高氮化鋁鎵基深紫外LED發(fā)光效率低和出光功率低兩大性能瓶頸，重點要研究如何突破低位錯密度的AlN和AlGaN材料核心外延與摻雜技術(shù)，設(shè)計出高量子效率和高光提取效率的LED器件結(jié)構(gòu)，以及開發(fā)高可靠性的芯片制備工藝和光珠封裝技術(shù)。

作為國內(nèi)氮化鋁鎵基深紫外LED的重要研發(fā)機(jī)構(gòu)，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所半導(dǎo)體照明研發(fā)中心在國家863計劃的支持下，在氮化鋁鎵材料的外延生長和摻雜以及深紫外LED芯片的制備工藝等方面積累了多年研發(fā)經(jīng)驗，目前已成功實現(xiàn)發(fā)光波長從260納米到300納米的深紫外LED芯片系列，并已具備產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)能力。

科研人員在《應(yīng)用物理快報》發(fā)表論文指出，利用納米球技術(shù)制作的納米圖形襯底，不但改善了材料質(zhì)量，而且提高了光提取效率。280納米的深紫外LED在20毫安電流下，光輸出功率達(dá)到3毫瓦以上，外量子效率和光輸出功率相對于傳統(tǒng)平面襯底提高近1倍。他們還通過優(yōu)化封裝工藝，使封裝后的深紫外LED光珠實現(xiàn)了超過4毫瓦的光輸出功率。2013年，中科院半導(dǎo)體所的深紫外LED關(guān)鍵材料及器件制備技術(shù)被鑒定為國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)。