Nylig gjorde forskningsgruppen Sun Haiding and Long Shibing fra School of Microelectronics ved University of Science and Technology of China et gjennombrudd i den viktige utviklingen av UV LED -luminescensytelse med hensyn til bruk av safirunderlag avfasningsvinkelkontroll kvantbrønn for å oppnå tredimensjonal bærerinnesperring.
Selv om ultrafiolette stråler utgjør bare 5% av energien i sollys, er de mye brukt i menneskeliv. For tiden er ultrafiolett lys mye brukt i vannrensing, lysherding, sterilisering og desinfeksjon. Tradisjonelle ultrafiolette lyskilder bruker vanligvis den eksiterte tilstanden til kvikksølvdamputslipp for å generere ultrafiolette stråler, som har mange defekter som stor varmeproduksjon, høyt strømforbruk, treg respons, kort levetid og potensielle sikkerhetsfarer. Den nye dype ultrafiolette lyskilden bruker prinsippet om lysemitterende diode (LED), som har mange fordeler i forhold til den tradisjonelle kvikksølvlampen. Blant dem er den viktigste fordelen at den ikke inneholder giftige kvikksølvelementer. Implementering av" Minamata Convention" forutsier at bruk av kvikksølvholdige ultrafiolette lamper vil bli fullstendig forbudt i 2020. Derfor har utviklingen av en helt ny miljøvennlig, høyeffektiv ultrafiolett lyskilde blitt en viktig utfordring for mennesker.
Som et resultat har dype ultrafiolette lysemitterende dioder (UV-lysdioder) basert på halvledermaterialer med bredt bånd (galliumnitrid, aluminiumgalliumnitrid) blitt det beste valget for denne nye applikasjonen. Dette lyskildesystemet i full-state-tilstand er svært effektivt, lite i størrelse og har en lang levetid. Det er bare en brikke på størrelse med et tommelfingerdeksel og kan avgi ultrafiolett lys sterkere enn en kvikksølvlampe. Mysteriet her avhenger hovedsakelig av det direkte båndgapets halvledermateriale av III-nitrid: når elektroner i ledningsbåndet rekombinerer med hull i valensbåndet, produseres fotoner. Energien til foton avhenger av båndgapet i materialet, slik at forskere kan justere elementssammensetningen i den ternære forbindelsen av aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) for å oppnå forskjellige bølgelengder av lysutslipp. Imidlertid er det ikke alltid så enkelt å oppnå høyeffektiv lysutstråling av UV-lysdioder. Forskere har oppdaget at når elektroner og hull rekombinerer, produseres ikke alltid fotoner. Denne effektiviteten kalles intern kvanteeffektivitet (IQE).
Forskjellig fra den tradisjonelle UV LED-strukturen, er tykkelsen på potensialbrønnen og potensialbarrieren i det lysemitterende laget av denne nye konstruksjonstypen, flerlags kvantebrønn (MQW), ikke ensartet. Ved hjelp av høyoppløselige elektronmikroskoper, kunne forskere analysere kvantebrønnstrukturer på bare noen få nanometer i mikroskopisk skala. Studier har vist at gallium (Ga) atomer vil samle seg ved trinnene i underlaget, noe som fører til en innsnevring av det lokale energibåndet, og etter hvert som filmen vokser, vil de Ga-rike og AI-rike områdene strekke seg til DUV LED Overflaten er forvrengt og bøyd i et tredimensjonalt rom for å danne en tredimensjonal multipel kvantebrønnstruktur. Forskere kaller dette spesielle fenomenet: faseseparasjonen av AI- og Ga -elementer og lokalisering av bærere. Det er verdt å påpeke at i det indium-galliumnitrid (lnGaN) -baserte blå LED-systemet er ln og Ga ikke 100% blandbare, noe som resulterer i ln-rike og Ga-rike områder inne i materialet, noe som resulterer i en lokalisert tilstand og fremmes laster. Stråling rekombinasjon av strømmer. Men i AlGaN -materialesystemet er faseseparasjonen av Al og Ga sjelden sett. En av de viktige betydningene av dette arbeidet er å kunstig justere vekstmodusen til materialet, fremme faseseparasjonen og dermed forbedre enhetens lysemitterende egenskaper.
Denne forskningen vil gi nye ideer for forskning og utvikling av høyeffektive UV-lyskilder i hel tilstand. Denne ideen krever ikke dyre mønstrede underlag og komplekse epitaksiale vekstprosesser. Avhengig av justeringen av underlagets skrå vinkel og tilpasning og optimalisering av epitaksielle vekstparametere, forventes det at lysegenskapene til UV -lysdioder kan forbedres til en høyde som kan sammenlignes med blå lysdioder, og legge et eksperiment for stor bruk av dype UV-lysdioder med høy effekt. Og teoretisk grunnlag.
