Baru-baru ini, kumpulan penyelidik Sun Haiding dan Long Shibing dari Sekolah Mikroelektronik Universiti Sains dan Teknologi China membuat kejayaan dalam kemajuan penting prestasi cahaya LED UV berkaitan dengan penggunaan kuantum kawalan sudut chamfer substrat sapphire untuk mencapai kurungan pembawa tiga dimensi.
Walaupun sinar ultraviolet menyumbang hanya 5% tenaga dalam cahaya matahari, ia digunakan secara meluas dalam kehidupan manusia. Pada masa ini, sinar ultraviolet banyak digunakan dalam pemurnian air, penyembuhan cahaya, pensterilan dan pembasmian kuman. Sumber cahaya ultraviolet tradisional biasanya menggunakan keadaan wap merkuri yang terangsang untuk menghasilkan sinar ultraviolet, yang mempunyai banyak kecacatan seperti penjanaan haba yang besar, penggunaan kuasa tinggi, tindak balas perlahan, jangka hayat yang pendek, dan potensi bahaya keselamatan. Sumber cahaya ultraviolet baru menggunakan prinsip diod pemancar cahaya (LED), yang mempunyai banyak kelebihan berbanding lampu merkuri tradisional. Antaranya, kelebihan yang paling penting ialah ia tidak mengandungi unsur merkuri toksik. Pelaksanaan quot &; Minamata Convention" meramalkan bahawa penggunaan lampu ultraviolet yang mengandungi merkuri akan dilarang sama sekali pada tahun 2020. Oleh itu, pengembangan sumber cahaya ultraviolet yang mesra alam dan kecekapan tinggi yang baru telah menjadi cabaran penting yang dihadapi orang.
Hasilnya, diod pemancar cahaya ultraviolet mendalam (LED UV) berdasarkan bahan semikonduktor lebar lebar (gallium nitride, aluminium gallium nitride) telah menjadi pilihan terbaik untuk aplikasi baru ini. Sistem sumber cahaya keadaan pepejal ini sangat cekap, bersaiz kecil, dan mempunyai jangka hayat yang panjang. Cip ini hanya ukuran penutup ibu jari dan dapat memancarkan sinar ultraviolet lebih kuat daripada lampu merkuri. Misteri di sini bergantung terutamanya pada bahan semikonduktor jurang jalur langsung III-nitrida: apabila elektron dalam jalur konduksi bergabung semula dengan lubang pada jalur valensi, foton dihasilkan. Tenaga foton bergantung pada jurang pita bahan, jadi para saintis dapat menyesuaikan komposisi unsur dalam sebatian turunan aluminium gallium nitride (AlGaN) untuk mencapai panjang gelombang pelepasan cahaya yang berbeza. Walau bagaimanapun, tidak semudah itu untuk mencapai pancaran cahaya UV kecekapan tinggi dari LED UV. Para saintis mendapati bahawa apabila elektron dan lubang bergabung semula, foton tidak selalu dihasilkan. Kecekapan ini dipanggil kecekapan kuantum dalaman (IQE).
Berlainan dengan struktur LED UV tradisional, ketebalan sumur potensial dan penghalang berpotensi pada lapisan pemancar cahaya dari jenis struktur baru ini, telaga kuantum pelbagai lapisan (MQW), tidak seragam. Dengan bantuan mikroskop elektron unjuran resolusi tinggi, para penyelidik dapat menganalisis struktur sumur kuantum hanya beberapa nanometer pada skala mikroskopik. Kajian menunjukkan bahawa atom-atom gallium (Ga) akan berkumpul di tangga substrat, yang menyebabkan penyempitan jalur tenaga tempatan, dan ketika filem ini berkembang, kawasan yang kaya dengan Ga dan AI akan meluas ke LED DUV Permukaan diputarbelitkan dan dibengkokkan dalam ruang tiga dimensi untuk membentuk struktur sumur kuantum berganda tiga dimensi. Penyelidik menyebut fenomena khas ini: pemisahan fasa elemen AI dan Ga dan penyetempatan pembawa. Perlu diperhatikan bahawa dalam sistem LED biru berasaskan indium gallium nitrida (lnGaN), ln dan Ga tidak 100% larut, mengakibatkan kawasan kaya dengan ln dan Ga di dalam bahan, menghasilkan keadaan setempat dan dipromosikan memuatkan. Pengumpulan semula sinaran arus. Tetapi dalam sistem bahan AlGaN, pemisahan fasa Al dan Ga jarang dilihat. Salah satu makna penting karya ini adalah untuk menyesuaikan cara pertumbuhan bahan secara artifisial, mempromosikan pemisahan fasa, dan dengan demikian meningkatkan ciri pemancar cahaya peranti.
Penyelidikan ini akan memberikan idea baru untuk penyelidikan dan pengembangan sumber cahaya UV keadaan pepejal berkecekapan tinggi. Idea ini tidak memerlukan substrat bercorak mahal dan proses pertumbuhan epitaxial yang kompleks. Hanya bergantung pada penyesuaian sudut serong substrat dan pemadanan dan pengoptimuman parameter pertumbuhan epitaxial, diharapkan ciri-ciri bercahaya LED UV dapat ditingkatkan ke ketinggian setanding dengan LED biru, membuat eksperimen untuk penerapan skala besar LED UV mendalam berkuasa tinggi. Dan asas teori.
