Ifølge utenlandske medierapporter har forskere ved University of South Carolina i USA utviklet verdens minste og lyseste dyp-ultrafiolette LED med en chipstørrelse på bare 5 mikron og en bølgelengde på 281nm. UVC LED-rekken som består av disse sjetongene har en lysstyrke på 361W·cm-2.
Det rapporteres at i begynnelsen av dette århundret begynte forskerteamet ved University of South Carolina å utvikle små UV LED-sammenkoblingskjeder. Den første generasjonen UV LED-piksler har en diameter på 25 mikron og danner en 10×10-rekke, noe som forbedrer lysutgangseffekten, har ultrahøy pålitelighet og reduserer nåværende overbelastning. Det er hovedsakelig basert på standard seriemotstand og ekstra strømutvidelse.
Nylig studerte teamet denne strukturen igjen for den dype ultrafiolette lyskilden, med fokus på effekten av termisk impedans og pikselstørrelse på utslippskraften.
Ifølge teamets talsperson Richard Floyd vil det å krympe størrelsen på dyp-ultrafiolette lysdioder til mindre enn 20 mikron ikke øke vanskeligheten med de fleste produksjonstrinnene, og det krever heller ikke spesialutstyr å fullføre. Forskergruppen brukte for eksempel en standard fotoresistmaske (Fotoresistmaske) og Karl Suss MJB-3 maskejustering (maskejustering) i alle litografitrinn.
For å sikre ensartetheten til hele waferen optimaliserte imidlertid forskerteamet eksponerings- og utviklingstiden for fotolitografi under 20 mikron, og optimaliserte glødeforholdene for p-pole ohmsk kontakt.
Forskerteamet sammenlignet et LED-referanseobjekt med én piksel med en diameter på 90 mikron med tre forskjellige matrisestrukturer: 36 pikselmatriser med en diameter på 15 mikron, 81 pikselmatriser med en diameter på 10 mikron og 324 piksler med en diameter på 15 mikron. For matrisen med 5 mikron piksler er hullene alle 5 mikron.
Venstre: 5-mikron sammenkoblet pikselmatrise (gapet mellom piksler er 5 mikron)
Høyre: Samme matrise når DC-strømmen er 60mA (Bildekilde: University of South Carolina)
Gjennom on-wafer-målemetoden (ved hjelp av 500ns puls og 0,05% driftssyklus for å minimere varmen på enheten), er det funnet at en enkelt 5 mikron (diameter) piksel med en aluminiumsvarmeavleder, når kjørestrømmen er 10,2 kA·cm- Ved 2-tiden kan topplysstyrken nå 291W·cm-2, som er 30 ganger lysstyrken til det ovennevnte LED-referanseobjektet.
Forskningsresultatene fra tre forskjellige arrayer viser at takket være den overlegne varmefjerningsteknologien som eliminerer termisk sagging, kan reduksjon av pikselstørrelsen forbedre ytelsen. Sammenlignet med enkeltbrikkereferansen økes utgangseffekten til 324-pikselmatrisene med en diameter på 5 mikron med mer enn 5 ganger i kontinuerlig bølgemodus, og utgangseffekten kan økes med mer enn 15 ganger i pulsmodus.
Gjennom denne forskningen fant forskerteamet at den eksterne kvanteeffektiviteten til den sammenkoblede mikropikselmatrisen ikke vil reduseres etter hvert som pikselstørrelsen krymper. Derfor er forskerne sikre på at de kan utvikle en mindre størrelse uten å påvirke ytelsen til enheten. Dyp UV-LED.
Men det skal bemerkes at forskningsresultatene også viser at etter hvert som enhetsstørrelsen reduseres ytterligere, vil den termiske impedansen reduseres litt, men bare denne indeksen vil bli påvirket.
For tiden studerer University of South Carolina-forskerteamet prosessteknologi for å forbedre lysutvinningseffektiviteten, i håp om å bruke uavhengige elektroner til å kontrollere disse pikslene.
Det rapporteres at dette forskningsgjennombruddet vil bidra til å fremme UVC-lysdioder for bedre å konkurrere med kvikksølvlamper i applikasjoner som krever dyp ultrafiolett bestråling med høy dose. Tross alt, på noen applikasjonssteder som maskesinfeksjon, har toksisiteten til kvikksølvlamper forårsaket mange bekymringer.
Selv om nåværende UVC-lysdioder fortsatt er dårligere enn kvikksølvlamper når det gjelder fotoelektrisk konverteringseffektivitet, kostnadsytelse og levetid, vil de kontinuerlige gjennombruddene i teknologien til slutt fremme prosessen med å erstatte kvikksølvlamper med UVC-lysdioder.
