淺談紫外LED（UV-LED） 的發(fā)展與用途

文章來源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2015-08-28

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 　　當(dāng)今,，以Si,、Ge為代表的第一代半導(dǎo)體材料和以GaAs、InP等為代表的第二代半導(dǎo)體材料由于自身缺陷,，逐漸不能滿足人們的需求,。Si的帶隙較窄且為間接帶隙，擊穿電壓較小,，限制了其在光電子領(lǐng)域和高頻大功率器件方面的應(yīng)用,；GaAs雖具有優(yōu)良的光電子學(xué)和微電子學(xué)性能，CE認(rèn)證,，但它的帶隙較窄,，且導(dǎo)熱效率較低，LED射燈,，限制了其在可見光,、紫外光光電子器件等的應(yīng)用。相比Si,、GaAs等傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料,，以III族氮化物、SiC等材料為代表的第三代半導(dǎo)體材料具有寬禁帶,、高擊穿電場,、高電子遷移率、抗輻射等特性,，適合于制作抗輻射,、高頻、大功率和高密度集成光電子器件,。

AlGaN材料帶隙和波長與Al組分的關(guān)系,。

　　紫外線光譜范圍為100至400nm，一般細(xì)分為三段：UV-A長波紫外波段(315至400nm),、UV-B中波紫外波段(280至315nm),、UV-C短波紫外波段（200至280nm）及超深紫外波段（100至200nm）。由于紫外線相比可見光具有更短的波長,，超市照明,，行業(yè)資訊，當(dāng)波長減小到365nm時(shí),，恒光,，已需要禁帶寬度大于3.4eV的直接帶隙半導(dǎo)體材料作為器件的基礎(chǔ)材料。在目前的寬禁帶半導(dǎo)體材料中,，AlGaN是實(shí)現(xiàn)該波段光源的理想材料,，其發(fā)光波長可以覆蓋210-365nm的紫外光（如圖所示）,。因此，AlGaN基的紫外LED是最理想的紫外光替代光源,。

　　一些國外的研究團(tuán)隊(duì)很早就開始了對近紫外LED的研究,。1997年，LED照明企業(yè),，照明產(chǎn)品,，Philips的P.M.Mensz制備出了發(fā)光波長為385nm和412nm的近紫外LED，國內(nèi)資訊,，其光輸出功率為1.5mW,。次年，日亞公司的MukaiT等人在LED的量子阱區(qū)域采用InGaN/AlGaN結(jié)構(gòu),，設(shè)計(jì),，家用照明，成功研制出輸出功率為5mW的紫外LED,，其發(fā)光波長為371nm,，外量子效率(EQE)達(dá)到7.5%。日本光電子實(shí)驗(yàn)室在2001年采用MOPVE側(cè)向外延生長技術(shù)（LEO）,，研制出發(fā)光波長為382nm,，國內(nèi)資訊，在20mA注入電流下的光輸出功率為15.6mW的近紫外LED,，其外量子效率達(dá)到24%,；2002年，日本的Motokazu Yamada等人研制的400nm近紫外LED,，CCC認(rèn)證,，光輸出功率在20mA注入電流下為22mW，外量子效率更是達(dá)到35.5%,；2005年,，D.S.Wuu等人在圖形藍(lán)寶石襯底上生長的410nm近紫外LED，在20mA注入電流下,，其光功率和外量子效率分別為10.4mW和14.1%,；2008年，設(shè)計(jì),，日本長州公司的H Sakuta等人報(bào)導(dǎo)的405nm近紫外LED,，20mA下的外量子效率達(dá)到46.7%,。

　　當(dāng)前紫外LED的應(yīng)用已涉及到各個(gè)領(lǐng)域,，除了常見的利用紫外LED激發(fā)RGB熒光粉應(yīng)用在照明領(lǐng)域之外，CE認(rèn)證,，其300nm以下的深紫外發(fā)光波段還可以應(yīng)用在紫外線身份驗(yàn)證,、殺菌,、液體檢測和分析等領(lǐng)域，300-400nm的紫外光可以應(yīng)用在醫(yī)學(xué)光照治療法,、高分子和油墨印刷技術(shù),、辨?zhèn)蔚阮I(lǐng)域。

　　紫外LED在性能方面有明顯的優(yōu)勢,，普通紫外光源需要外加透鏡才能使出射光線達(dá)到足夠的亮度與均勻性,。紫外LED的出射光具有高亮度高集中性等特點(diǎn)，使用能耗低,，使用壽命長,。

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