Πρόσφατα, η ερευνητική ομάδα Sun Haiding and Long Shibing της Σχολής Μικροηλεκτρονικής του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας έκανε μια σημαντική ανακάλυψη στη σημαντική πρόοδο της απόδοσης UV φωταύγειας LED όσον αφορά τη χρήση κβαντικού φρεατίου ελέγχου γωνίας λοξοτομής από υπόστρωμα ζαφείρι. για την επίτευξη τρισδιάστατου περιορισμού φορέα.
Αν και οι υπεριώδεις ακτίνες αντιπροσωπεύουν μόνο το 5% της ενέργειας στο ηλιακό φως, χρησιμοποιούνται ευρέως στη ζωή του ανθρώπου. Προς το παρόν, το υπεριώδες φως χρησιμοποιείται ευρέως για τον καθαρισμό του νερού, τη θεραπεία του φωτός, την αποστείρωση και την απολύμανση. Οι παραδοσιακές πηγές υπεριώδους φωτός χρησιμοποιούν γενικά τη διεγερμένη κατάσταση εκκένωσης ατμών υδραργύρου για να δημιουργήσουν υπεριώδεις ακτίνες, οι οποίες έχουν πολλά ελαττώματα όπως μεγάλη παραγωγή θερμότητας, υψηλή κατανάλωση ενέργειας, αργή απόκριση, μικρή διάρκεια ζωής και πιθανούς κινδύνους για την ασφάλεια. Η νέα πηγή υπεριώδους ακτινοβολίας χρησιμοποιεί την αρχή της δίοδος εκπομπής φωτός (LED), η οποία έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με την παραδοσιακή λάμπα υδραργύρου. Μεταξύ αυτών, το πιο σημαντικό πλεονέκτημα είναι ότι δεν περιέχει τοξικά στοιχεία υδραργύρου. Η εφαρμογή του" Σύμβαση Minamata" προμηνύει ότι η χρήση υπεριωδών λαμπτήρων που περιέχουν υδράργυρο θα απαγορευτεί εντελώς το 2020. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη μιας ολοκαίνουργιας φιλικής προς το περιβάλλον πηγής υπεριώδους φωτός υψηλής απόδοσης έχει γίνει μια σημαντική πρόκληση που αντιμετωπίζουν οι άνθρωποι.
Ως αποτέλεσμα, βαθιές υπεριώδεις δίοδοι εκπομπής φωτός (UV LED) βασισμένες σε υλικά ημιαγωγών ευρείας ζώνης (νιτρίδιο γαλλίου, νιτρίδιο γαλλίου αργιλίου) έχουν γίνει η καλύτερη επιλογή για αυτήν τη νέα εφαρμογή. Αυτό το σύστημα πηγών φωτός σε στερεά κατάσταση είναι εξαιρετικά αποδοτικό, μικρό σε μέγεθος και έχει μεγάλη διάρκεια ζωής. Είναι απλά ένα τσιπ στο μέγεθος ενός καλύμματος αντίχειρα και μπορεί να εκπέμπει υπεριώδες φως ισχυρότερο από έναν λαμπτήρα υδραργύρου. Το μυστήριο εδώ εξαρτάται κυρίως από το υλικό ημιαγωγών διαχωρισμού άμεσης ζώνης του III-νιτριδίου: όταν τα ηλεκτρόνια στη ζώνη αγωγής ανασυνδυάζονται με οπές στη ζώνη σθένους, παράγονται φωτόνια. Η ενέργεια του φωτονίου εξαρτάται από το χάσμα ζώνης του υλικού, οπότε οι επιστήμονες μπορούν να προσαρμόσουν τη σύνθεση του στοιχείου στην τριμερή ένωση του νιτριδίου του γαλλίου αργιλίου (AlGaN) για να επιτύχουν διαφορετικά μήκη κύματος εκπομπής φωτός. Ωστόσο, δεν είναι πάντα τόσο εύκολο να επιτευχθεί εκπομπή φωτός υψηλής απόδοσης UV LED. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι όταν τα ηλεκτρόνια και οι οπές ανασυνδυάζονται, τα φωτόνια δεν παράγονται πάντα. Αυτή η απόδοση ονομάζεται εσωτερική κβαντική απόδοση (IQE).
Διαφορετικό από την παραδοσιακή δομή LED UV, το πάχος του δυναμικού φρεατίου και το πιθανό φράγμα στο στρώμα εκπομπής φωτός αυτού του νέου τύπου δομής, το πολυστρωματικό κβαντικό φρεάτιο (MQW), δεν είναι ομοιόμορφο. Με τη βοήθεια ηλεκτρονικών μικροσκοπίων προβολής υψηλής ανάλυσης, οι ερευνητές μπόρεσαν να αναλύσουν κβαντικές δομές φρεατίων μόνο λίγων νανομέτρων σε μικροσκοπική κλίμακα. Μελέτες έχουν δείξει ότι τα άτομα γαλίου (Ga) θα συσσωρεύονται στα βήματα του υποστρώματος, γεγονός που οδηγεί σε στένωση της τοπικής ενεργειακής ζώνης και καθώς μεγαλώνει το φιλμ, οι περιοχές πλούσιες σε Ga και πλούσιες σε AI θα επεκταθούν στο LED DUV Η επιφάνεια παραμορφώνεται και κάμπτεται σε έναν τρισδιάστατο χώρο για να σχηματίσει μια τρισδιάστατη δομή πολλαπλών κβαντικών φρεατίων. Οι ερευνητές ονομάζουν αυτό το ιδιαίτερο φαινόμενο: τον διαχωρισμό φάσης των στοιχείων AI και Ga και τον εντοπισμό των φορέων. Αξίζει να επισημανθεί ότι στο σύστημα ινδίου γαλλίου νιτριδίου (lnGaN) με βάση το μπλε LED, τα ln και Ga δεν είναι 100% αναμίξιμα, με αποτέλεσμα περιοχές πλούσιες σε ln και πλούσιες σε Ga μέσα στο υλικό, με αποτέλεσμα τοπική κατάσταση και προώθηση φόρτωση. Ανασυνδυασμός ακτινοβολίας ρευμάτων. Αλλά στο υλικό υλικό AlGaN, ο διαχωρισμός φάσης του Al και του Ga σπάνια φαίνεται. Μία από τις σημαντικές έννοιες αυτής της εργασίας είναι η τεχνητή προσαρμογή του τρόπου ανάπτυξης του υλικού, η προώθηση του διαχωρισμού φάσεων και έτσι η βελτίωση των χαρακτηριστικών εκπομπής φωτός της συσκευής.
Αυτή η έρευνα θα δώσει νέες ιδέες για την έρευνα και την ανάπτυξη πηγών υπεριώδους ακτινοβολίας υπέρυθρης ακτινοβολίας υψηλής απόδοσης. Αυτή η ιδέα δεν απαιτεί ακριβά υποστρώματα με μοτίβα και πολύπλοκες επιταξιακές διαδικασίες ανάπτυξης. Στηριζόμενοι μόνο στην προσαρμογή της γωνίας κλίσης του υποστρώματος και στην αντιστοίχιση και βελτιστοποίηση των επιταξιακών παραμέτρων ανάπτυξης, αναμένεται ότι τα φωτεινά χαρακτηριστικά των UV LED μπορούν να βελτιωθούν σε ύψος συγκρίσιμο με αυτό των μπλε LED, πραγματοποιώντας ένα πείραμα για εφαρμογή μεγάλης κλίμακας υψηλής ισχύος LED βαθιάς UV. Και θεωρητική βάση.
