အဆင့်မြင့် Facilities ထိရောက်သောထုတ်လုပ်မှုWalaupun tenaga ultraviolet menyumbang hanya 5% cahaya matahari, ia digunakan secara meluas dalam kehidupan manusia. Pada masa ini, aplikasi cahaya UV termasuk menyembuhkan percetakan, anti-pemalsuan duit syiling, rawatan penyakit kulit, cahaya pertumbuhan tumbuhan, dan kerosakan kepada struktur molekul mikroorganisma seperti bakteria dan virus. Oleh itu, ia digunakan secara meluas dalam pensterilan udara, pembersihan air, dan pensterilan permukaan pepejal dan pembasmian kuman.
Sumber cahaya ultraviolet tradisional umumnya menggunakan keadaan terancam pelepasan wap raksa untuk menghasilkan cahaya ultraviolet, yang mempunyai banyak kecacatan seperti penggunaan kuasa yang tinggi, penjanaan haba yang besar, jangka pendek, respon perlahan, dan potensi bahaya keselamatan. Sumber cahaya ultraviolet yang baru menggunakan lampu pemancar cahaya diod (LED), yang mempunyai banyak kelebihan terhadap lampu merkuri tradisional. Kelebihan yang paling penting ialah ia tidak mengandungi merkuri toksik. Dengan pelaksanaan Konvensyen Minamata, ia menunjukkan bahawa penggunaan lampu ultraviolet yang mengandungi merkuri akan diharamkan sepenuhnya pada tahun 2020. Oleh itu, bagaimana membangunkan sumber cahaya ultraviolet yang mesra alam dan cekap telah menjadi cabaran penting yang dihadapi oleh orang ramai. .
LED ultraviolet dalam (LED DUV) berdasarkan bahan-bahan semikonduktor jurang band lebar (GaN, AlGaN) telah menjadi satu-satunya pilihan untuk aplikasi baru ini. Ini sistem sumber ringan semua-pepejal adalah saiz kecil, kecekapan yang tinggi, dan panjang dalam hidup. Hanya cip saiz penutup ibu jari, ia boleh memancarkan cahaya ultraviolet yang lebih kuat daripada lampu raksa. Misteri ini bergantung kepada bahan semikonduktor jurang langsung kumpulan III nitrida: elektron-elektron dalam jalur pengaliran dan lubang-lubang di dalam kumpulan valensi dikombinasikan, dengan itu menghasilkan foton. Tenaga foton bergantung pada lebar band terlarang bahan. Para saintis dapat merealisasikan pelepasan panjang gelombang yang berbeza dengan menyesuaikan komposisi unsur dalam sebatian ternary seperti AlGaN. Walau bagaimanapun, tidak mudah untuk mencapai pencahayaan cahaya kecekapan tinggi LED UV. Penyelidik telah mendapati bahawa apabila elektron dan lubang menggabungkan semula, foton tidak selalu dijana. Kecekapan ini dipanggil kecekapan kuantum dalaman (IQE).
Kumpulan penyelidikan Sun Haiding dan Long Shibing dari Sekolah Mikroelektronik, Universiti Sains dan Teknologi China, dan Guo Wei dan Ye Jichun dari Ningbo Institute of Materials dari Akademi Sains China telah mendapati bahawa untuk meningkatkan IQE nilai LED UV, substrat yang boleh ditanam melalui AlGaN bahan-safir Al2O3 dikawal oleh sudut beveling. Para penyelidik mendapati bahawa apabila sudut bujang substrat meningkat, kehelan di dalam LED UV ditindas dengan ketara, dan keamatan cahaya peranti itu meningkat dengan ketara. Apabila substrat chamfered mencapai 4 darjah, keamatan spektrum pendarfluor peranti itu meningkat dengan susunan magnitud, dan kecekapan kuantum dalaman telah mencecah 90%.
Berbeza dengan struktur LED UV tradisional, ketebalan kebolehan dan halangan yang berpotensi dalam kuantum kuantum multilayer (MQW) tidak seragam dalam lapisan pemancar cahaya di dalam struktur baru ini. Dengan bantuan mikroskop elektron penghantaran resolusi tinggi, para penyelidik dapat menganalisis struktur telaga kuantum hanya dengan beberapa nanometer pada skala mikroskopik. Kajian menunjukkan bahawa pada langkah substrat, atom gallium (Ga) akan agregat, yang menghasilkan penyemperitan band tenaga tempatan, dan apabila filem tumbuh, kawasan Ga dan Al-kaya akan diperluaskan ke LED DUV. Permukaan, dan bengkok dan bengkok dalam ruang tiga dimensi, membentuk struktur telaga kuantum berbilang dimensi tiga dimensi.
Penyelidik memanggil fenomena khas ini: pemisahan fasa elemen Al dan Ga dan penyetempatan pembawa. Perlu diingatkan bahawa, dalam sistem LED biru berasaskan InGaN, In tidak 100% boleh laris dengan Ga, mengakibatkan kawasan In dan Ga yang kaya dalam bahan, yang mengakibatkan keadaan tempatan dan mempromosikan pemuatan. Penggabungan radiasi pengangkut. Walau bagaimanapun, dalam sistem bahan AlGaN, pemisahan fasa Al dan Ga jarang dilihat. Salah satu kepentingan penting dalam kerja ini adalah bahawa mod pertumbuhan bahan disesuaikan secara buatan untuk mempromosikan pemisahan fasa, dan dengan itu sangat meningkatkan ciri-ciri pemancar cahaya peranti.
Dengan mengoptimumkan pelarasan pertumbuhan epitaxial pada substrat serong 4 darjah, para penyelidik meneroka struktur LED DUV optimum. Hayat pembawa struktur ini melebihi 1.60 ns, yang umumnya lebih rendah daripada 1ns dalam peranti tradisional. Ujian selanjutnya kuasa cerah bercahaya, penyelidik mendapati bahawa kuasa ultraviolet bercahaya adalah lebih daripada dua kali ganda dari alat tradisional berdasarkan substrat serat 0.2 darjah. Ini adalah bukti yang lebih jelas bahawa bahan-bahan AlGaN boleh mencapai pemisahan fasa yang berkesan dan penyediaan pembawa. Di samping itu, para eksperimental juga menyimulasikan fenomena pemisahan fasa di dalam AlGaN pelbagai kuantum kuantum dan kesan ketidaksamaan dari potensi dan ketebalan halangan pada keamatan dan panjang gelombang bercahaya melalui pengiraan teori. Pengiraan teori adalah dalam persetujuan yang baik dengan eksperimen.
Keputusan penyelidikan telah disempurnakan oleh Profesor Dai Jiangnan dan Chen Changqing dari Universiti Sains dan Teknologi Huazhong, Profesor Zhang Zihui dari Hebei University of Technology, dan Profesor Boon Ooi dan Profesor Iman Roqan dari King Abdullah University of Science and Technology. Penyelidik percaya bahawa penyelidikan ini akan memberikan idea-idea baru untuk pembangunan sumber UV UV yang sangat efisien. Idea ini tidak memerlukan substrat berpola mahal atau proses pertumbuhan epitaxial rumit. Dan hanya bergantung kepada pelarasan sudut serong substrat dan padanan dan pengoptimuman parameter pertumbuhan epitaxial, diharapkan ciri-ciri pencahayaan LED UV akan ditingkatkan ke tahap yang setanding dengan LED biru, meletakkan ujian untuk aplikasi berskala besar LED UV dalam kuasa tinggi Dan asas teoritis. Keputusan yang berkaitan dengannya berjudul "Pendaratan Ultraviolet Luminescence Unambiguously Enhanced of AlGaN Quantum Well Structures" yang ditanam di Substrat Sapphire Misori yang Besar "dan diterbitkan secara online di Bahan Fungsian Lanjutan (DOI: 10.1002 / adfm 201905445).