无边框面板灯!UV LED新型深紫外线LED

来源：LED面板灯热门：直下式面板灯发布时间：2022-09-05

　　虽然紫外线在太阳光中能量占比仅5%，但在人类生活中应用广泛。目前，紫外光广泛应用于水净化、光固化和杀菌消毒等领域。传统的紫外光源一般是采用汞蒸气放电的激发态来产生紫外线，有着发热量大、功耗高、反应慢、寿命短和安全隐患等诸多缺陷。而新型的深紫外光源则采用发光二极管(LED)发光原理，相对于传统的汞灯拥有诸多的优点。其中，重要的优势在于其不含有毒汞元素。《水俣公约》的实施，预示2020年将全面禁止含有汞元素紫外灯的使用。因此，开发出一种全新的环保、高效紫外光源，成为了摆在人们面前的一项重要挑战。

　　由此，基于宽禁带半导体材料(氮化镓、氮化镓铝)的深紫外发光二极管(UV LED)成为这一新应用的不二选择。这一全固态光源体系效率高、体积小、寿命长，而且不过是拇指盖大小的芯片，就能发出比汞灯还要强的紫外光。这里面的奥秘主要取决于III族氮化物这种直接带隙半导体材料：导带上的电子与价带上的空穴复合时，产生光子。光子的能量则取决于材料的禁带宽度，所以科学家们可以通过调节氮化镓铝(AlGaN)这种三元化合物中的元素组分来实现不同波长的发光。但是，要想实现UV LED的高效发光并不总是那么简单的事情。科学家们发现当电子和空穴复合时，并不总是一定产生光子，这一效率被称之为内量子效率(IQE)。

　　与传统紫外LED结构不同的是，这种新型结构内部的发光层——多层量子阱(MQW)内势阱和势垒的厚度并不是均匀的。借助于高分辨投射电子显微镜，研究人员得以在微观尺度分析仅仅只有几纳米的量子阱结构。研究表明，在衬底的台阶处，镓(Ga)原子会出现聚集现象，这导致了局部的能带变窄，并且随着薄膜的生长，富Ga和富AI的区域会一直延伸至DUV LED的表面，并且在三维空间内出现扭曲、弯折、形成三维的多量子阱结构。研究者们称这一特殊现象为：AI、Ga的元素的相分离和载流子局域化现象。值得指出的是，在铟镓氮(lnGaN)基的蓝光LED体系中，ln由于和Ga并不100%互溶，导致材料内部出现富ln和富Ga的区域，从而产生局域态，促进的载流子的辐射复合。但在AlGaN材料体系中，Al和Ga的相分离却很少见到。而此工作的重要意义之一就在于人为调节材料的生长模式，促进相分离，并因此大大改善了器件的发光特性。

　　此项研究将会为高效率的全固态紫外光源的研发提供新的思路。这种思路无需昂贵的图形化衬底，也不需要复杂的外延生长工艺。而仅仅依靠衬底的斜切角的调控和外延生长参数的匹配和优化，就有望将紫外LED的发光特性提高到与蓝光LED相媲美的高度，为高功率深紫外LED的大规模应用奠定实验和理论基础。