Recientemente, el grupo de investigación de Sun Haiding y Long Shibing de la Escuela de Microelectrónica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China logró un gran avance en el importante progreso del rendimiento de luminiscencia LED UV con respecto al uso del pozo cuántico de control del ángulo del chaflán del sustrato de zafiro. para lograr el confinamiento del portador tridimensional.
Aunque los rayos ultravioleta representan solo el 5% de la energía de la luz solar, se utilizan ampliamente en la vida humana. En la actualidad, la luz ultravioleta se utiliza ampliamente en la purificación de agua, fotopolimerización, esterilización y desinfección. Las fuentes de luz ultravioleta tradicionales generalmente utilizan el estado excitado de la descarga de vapor de mercurio para generar rayos ultravioleta, que tienen muchos defectos, como una gran generación de calor, un alto consumo de energía, una respuesta lenta, una vida útil corta y posibles peligros para la seguridad. La nueva fuente de luz ultravioleta profunda utiliza el principio de diodo emisor de luz (LED), que tiene muchas ventajas sobre la lámpara de mercurio tradicional. Entre ellos, la ventaja más importante es que no contiene elementos tóxicos de mercurio. La implementación del" Convenio de Minamata" predice que el uso de lámparas ultravioleta que contienen mercurio estará completamente prohibido en 2020. Por lo tanto, el desarrollo de una nueva fuente de luz ultravioleta de alta eficiencia, respetuosa con el medio ambiente se ha convertido en un importante desafío al que se enfrentan las personas.
Como resultado, los diodos emisores de luz ultravioleta profunda (LED UV) basados en materiales semiconductores de banda ancha (nitruro de galio, nitruro de galio y aluminio) se han convertido en la mejor opción para esta nueva aplicación. Este sistema de fuente de luz totalmente de estado sólido es altamente eficiente, de tamaño pequeño y tiene una larga vida útil. Es solo un chip del tamaño de una tapa para el pulgar y puede emitir una luz ultravioleta más fuerte que una lámpara de mercurio. El misterio aquí depende principalmente del material semiconductor de banda prohibida directa del nitruro III: cuando los electrones en la banda de conducción se recombinan con los huecos en la banda de valencia, se producen fotones. La energía del fotón depende de la banda prohibida del material, por lo que los científicos pueden ajustar la composición del elemento en el compuesto ternario de nitruro de aluminio y galio (AlGaN) para lograr diferentes longitudes de onda de emisión de luz. Sin embargo, no siempre es tan sencillo lograr una emisión de luz de alta eficiencia de los LED UV. Los científicos han descubierto que cuando los electrones y los huecos se recombinan, no siempre se producen fotones. Esta eficiencia se denomina eficiencia cuántica interna (IQE).
A diferencia de la estructura tradicional de LED UV, el grosor del pozo potencial y la barrera potencial en la capa emisora de luz de este nuevo tipo de estructura, el pozo cuántico multicapa (MQW), no es uniforme. Con la ayuda de microscopios electrónicos de proyección de alta resolución, los investigadores pudieron analizar estructuras de pozos cuánticos de solo unos pocos nanómetros a escala microscópica. Los estudios han demostrado que los átomos de galio (Ga) se agregarán en los pasos del sustrato, lo que conduce a un estrechamiento de la banda de energía local y, a medida que la película crece, las regiones ricas en Ga y ricas en AI se extenderán al LED DUV. La superficie está distorsionada y doblada en un espacio tridimensional para formar una estructura tridimensional de pozos cuánticos múltiples. Los investigadores llaman a este fenómeno especial: la separación de fases de los elementos AI y Ga y la localización de los portadores. Vale la pena señalar que en el sistema LED azul basado en nitruro de galio indio (lnGaN), ln y Ga no son 100% miscibles, lo que da como resultado regiones ricas en ln y ricas en Ga dentro del material, lo que da como resultado un estado localizado y promovido cargando. Radiación recombinación de corrientes. Pero en el sistema de material AlGaN, la separación de fases de Al y Ga rara vez se ve. Uno de los significados importantes de este trabajo es ajustar artificialmente el modo de crecimiento del material, promover la separación de fases y así mejorar en gran medida las características de emisión de luz del dispositivo.
Esta investigación proporcionará nuevas ideas para la investigación y el desarrollo de fuentes de luz ultravioleta de estado sólido de alta eficiencia. Esta idea no requiere sustratos modelados costosos ni procesos de crecimiento epitaxial complejos. Basándose solo en el ajuste del ángulo de bisel del sustrato y la coincidencia y optimización de los parámetros de crecimiento epitaxial, se espera que las características luminosas de los LED UV se puedan mejorar a una altura comparable a la de los LED azules, lo que constituye un experimento para el Aplicación a gran escala de LED UV profundos de alta potencia. Y base teórica.
