研發新熱點:深紫外LED醫療將成大熱門

深紫外光是指波長100奈米到280奈米之間的光波,在殺菌消毒、醫療、生化檢測、高密度信息儲存和保密通訊等領域有重大應用價值。與汞燈紫外光源相比,基於氮化鋁鎵(AlGaN)材料的深紫外發光二極管(LED)具備堅固、節能、壽命長、無汞環保等優點,正逐步滲入汞燈的傳統應用領域。同時,深紫外LED的獨特優勢又激發了許多新的消費類電子產品應用,如白色家電的消毒模塊、便攜式水淨化系統、手機消毒器等,從而展現出廣闊的市場前景,成為繼半導體照明LED之後,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新為特色的深紫外LED。與可見光LED相比,目前深紫外LED的發光效率和光輸出功率普遍較低。中國科學院半導體研究所研究員張韻認為,要從根本上提高氮化鋁鎵基深紫外LED發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,設計出高量子效率和高光提取效率的LED器件結構,以及開發高可靠性的芯片製備工藝和光珠封裝技術。

作為國內氮化鋁鎵基深紫外LED的重要研發機構,中國科學院半導體研究所半導體照明研發中心在國家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芯片的製備工藝等方面積累了多年研發經驗,目前已成功實現發光波長從260納米到300納米的深紫外LED芯片系列,並已具備產業化批量生產能力。

科研人員在《應用物理快報》發表論文指出,利用納米球技術製作的納米圖形襯底,不但改善了材料質量,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,光輸出功率達到3毫瓦以上,外量子效率和光輸出功率相對於傳統平面襯底提高近1倍。他們還通過優化封裝工藝,使封裝後的深紫外LED光珠實現了超過4毫瓦的光輸出功率。2013年,中科院半導體所的深紫外LED關鍵材料及器件製備技術被鑑定為國內領先、國際先進。

來源:科技日報

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