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UVC LED可见光的来源

2021年07月09日
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为了深入灌输员工的思想,进一步深化"四个宗旨”,加强我司服务的优质和态度,加强我司质量的过关和卓越,加强我司价格的优惠和福利,加强我司规模的庞大和更新。从2月份开始,集中开展了这次UVCLED的工作,各单位高度重视,周密安排,在组织UVCLED的各项工作后,公司提高了思想境界和业务素质,促进了以客户是上帝的宗旨为中心的重要理念。

紫外LED依据波长通常可以划分为UVALED(320nm-4-0nm)、 UVBLED (280-320nm)UVCLED (200-28Onm)以及VUVLED (10-200nm)。UVC属于不可见光,能破坏细菌或病毒的脱氧核糖核酸〈(Deoxyribonucleic Acid,DNA)或核糖核酸(RbonucleicAcid ,RNA),从而实现杀菌消毒的效果。在今年新冠肺炎疫情爆发的背景下,UVCLED产业迎来了蓬勃发展,但是很多人在使用UVCLED产品时却发现本来应该看不到光线的UVC LED仍然发射出微弱的紫光,且每个器件之间的发光亮度也并不一致。

要解释上述问题,就要从紫外LED的工作原理开始说起,典型的UVCLED芯片结构如图一所示,可分为外延层和衬底两大部分,其中外延层又可以细分为缓冲层、n型层、有源区、p型层和电极。而UVCLED的发光波长由有源区材料的能带带隙决定,三族氮化物半导体材料氮化镣(GaN)、氮化铝(AN)及氮化锢(InN)均为直接带隙半导体材料,禁带宽度分别为3.43,6.4,0.65eV,通过调节其合金成分,可以实现200-400nm紫外波段的发光光谱,如图二所示,从而使得三族氮化物成为目前制备紫外LED的理想半导体材料。波长为275nm的UVCLED的发光材料为AlyGa1-.N三元混晶,且A组分高达47%,然而高A组分的氮化物半导体外延技术仍不成熟,存在基底与AIGaN的晶格失配问题、A组分外延过程中的低迁移率问题和量子阱中Al组分垒区空穴与电子复合效率低的问题;同时,空穴注入层中的p型Mg掺杂电离能太高导致了有效空穴密度不足。以上几个问题不仅导致了芯片量子效率的下降,同时将引起芯片电致发光光谱中出现可见光波段的寄生谱峰,即点亮UVCLED器件后能看到微弱的紫光的问题。

如图下图所示,芯片主波长为275nm,但是在主峰两侧仍存在高度较低的寄生谱峰。计算后可得,芯片的光功率为2.835mW,但是在波长入>30nm的可见光区域仍存在0.124mW的光功率,占总光功率的4.37%,因此使用该芯片制作的UVCLED产品使用时能看到微弱的紫光。同时,由于芯片在制造过程中A组分掺杂时的缺陷程度不同,导致寄生谱峰的光功率也并不一致,因此不同灯珠之间的可见紫光亮度也存在差异。

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以上就是UVCLED可见光来源的解释,可见灯珠发射的可见光与器件质量无关,而是目前芯片制造工艺的限制。同时,UVCLED中95%以上光功率仍通过275nm附近波段发射,器件的杀菌消毒效果并未受到影响。

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