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美团队研发高效深紫外LED,创业界最低波长纪录 / 2017-11-14

摘要: 素有杀手之称的UV-C紫外光,波长仅200到280奈米、能量高,可以穿透病毒、细菌、真菌和尘螨的薄膜,攻击DNA并歼灭这些有害的有机体。自丹麦教授Niels Finsen发现用紫外线可治疗结核病后,人类利用紫外线杀菌已经有超过百年历史。但目前使用的深紫外线灯不只体积庞大、效率低,而且皆含水银,对环境有害。美国康乃尔大学的研究团队,最新就研发出一种体积小且更环保的深紫....

素有杀手之称的UV-C紫外光,波长仅200到280奈米、能量高,可以穿透病毒、细菌、真菌和尘螨的薄膜,攻击DNA并歼灭这些有害的有机体。

自丹麦教授Niels Finsen发现用紫外线可治疗结核病后,人类利用紫外线杀菌已经有超过百年历史。但目前使用的深紫外线灯不只体积庞大、效率低,而且皆含水银,对环境有害。

美国康乃尔大学的研究团队,最新就研发出一种体积小且更环保的深紫外线LED光源,并创下目前业界deep-UV LED最低波长的纪录。

图为研究团队成员,照片来源:美国康乃尔大学

研究人员采用原子级控制界面的氮化镓与氮化铝单层薄膜为反应作用区域,成功发射出波长介于232到270奈米的深紫外LED。这种232奈米的深紫外线,创下使用氮化镓为发光材料,所发出的光线波长最短记录。之前的记录是由日本团队创下的239奈米。

研究论文《MBE-grown 232-270 nm deep-UV LEDs using monolayer thin binary GaN/AlN quantum heterostructures》于1月27号发表于《应用物理快报》期刊网站。

提高紫外线LED效率

目前紫外线LED最大瓶颈就是发光效率,可以由三个方面来衡量:

1. 注入效率:注入反应作用区域的电子通过装置的比例。

2. 内量子效率:反应作用区域中所有电子产生光子或紫外线的比例。

3. 出光效率:反应作用区域中产出的光子比例,这些光子可以从装置中取出,而且是可以利用的。

论文作者之一SM (Moudud) Islam博士表示:「如果上述三个方面的效率都达到50%,相乘起来只有八分之一,等于发光效率已经降到12%。」

在深紫外线波段,这三方面的效率都很低,但研究团队发现,利用氮化镓取代传统的铝氮化镓,可以提高内量子效率和出光效率。

而为了提高注入效率,研究团队采用之前开发出的技术,在正极和负极载体区域,采用极化感应掺杂法来实现。

研究发展

在成功提升深紫外LED的发光效率后,研究团队的下一步是将光源整合到装置内,朝上市的目标迈进。深紫外光的应用领域包含食物保鲜、假钞辨别、光触媒、水的净化杀菌等等。

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