淺談紫外LED（UV-LED） 的發展與用途

文章來源:恒光電器

發布時間:2015-08-28

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 　　當今，以Si、Ge為代表的第一代半導體材料和以GaAs、InP等為代表的第二代半導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域和高頻大功率器件方面的應用；GaAs雖具有優良的光電子學和微電子學性能，CE認證，但它的帶隙較窄，且導熱效率較低，LED射燈，限制了其在可見光、紫外光光電子器件等的應用。相比Si、GaAs等傳統半導體材料，以III族氮化物、SiC等材料為代表的第三代半導體材料具有寬禁帶、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組分的關系。

　　紫外線光譜范圍為100至400nm，一般細分為三段：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，行業資訊，當波長減小到365nm時，恒光，已需要禁帶寬度大于3.4eV的直接帶隙半導體材料作為器件的基礎材料。在目前的寬禁帶半導體材料中，AlGaN是實現該波段光源的理想材料，其發光波長可以覆蓋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。

　　一些國外的研究團隊很早就開始了對近紫外LED的研究。1997年，LED照明企業，照明產品，Philips的P.M.Mensz制備出了發光波長為385nm和412nm的近紫外LED，國內資訊，其光輸出功率為1.5mW。次年，日亞公司的MukaiT等人在LED的量子阱區域采用InGaN/AlGaN結構，設計，家用照明，成功研制出輸出功率為5mW的紫外LED，其發光波長為371nm，外量子效率(EQE)達到7.5%。日本光電子實驗室在2001年采用MOPVE側向外延生長技術（LEO），研制出發光波長為382nm，國內資訊，在20mA注入電流下的光輸出功率為15.6mW的近紫外LED，其外量子效率達到24%；2002年，日本的Motokazu Yamada等人研制的400nm近紫外LED，CCC認證，光輸出功率在20mA注入電流下為22mW，外量子效率更是達到35.5%；2005年，D.S.Wuu等人在圖形藍寶石襯底上生長的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，設計，日本長州公司的H Sakuta等人報導的405nm近紫外LED，20mA下的外量子效率達到46.7%。

　　當前紫外LED的應用已涉及到各個領域，除了常見的利用紫外LED激發RGB熒光粉應用在照明領域之外，CE認證，其300nm以下的深紫外發光波段還可以應用在紫外線身份驗證、殺菌、液體檢測和分析等領域，300-400nm的紫外光可以應用在醫學光照治療法、高分子和油墨印刷技術、辨偽等領域。

　　紫外LED在性能方面有明顯的優勢，普通紫外光源需要外加透鏡才能使出射光線達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，使用能耗低，使用壽命長。

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