全球最小,最亮的UVC LED揭幕,直径仅为5微米

2021-04-22 09:10:37 admin 13

据外媒报道,美国南卡罗来纳大学(the University of South Carolina)的科学家已开发出全球最小、最亮的深紫外LED,芯片尺寸仅为5微米,波长为281nm。由这些芯片组成的UVC LED阵列亮度达361W·cm-2。


在2000年代初期,南卡罗来纳大学的研究团队开始开发小型互连的UV LED阵列。第一代UV LED的像素直径为25微米,并形成10×10的阵列,以提高光输出功率,超高可靠性,减少电流拥塞以及主要的校准串联电阻和辅助电流扩展。最近,该团队重新研究了深紫外光源的结构,重点是热阻和像素尺寸对发射功率的影响。根据该团队发言人Richard Floyd的说法,将LED的尺寸减小到20微米以下不会增加大多数制造步骤的难度,并且不需要专门的设备。例如,该团队在所有光刻步骤中均使用了标准的光刻胶掩膜和Karl Suss MJB-3掩膜对准器。


但是,为了确保整个晶圆的均匀性,该团队优化了20微米以下的光刻曝光和显影时间,以及P电极欧姆接触退火条件。研究团队将直径为90微米的单像素LED参考对象与三种不同的阵列结构进行了比较:直径为15微米的36个像素阵列,直径为10微米的81个像素阵列和直径为324像素的324个像素阵列。 5微米,所有间隙均为5微米。


uvc紫外线灯

左:5微米互联像素阵列(像素间的间隙为5微米)
右:直流电流为60mA时的相同阵列(图片来源:南卡罗来纳大学)


在晶片上使用500ns脉冲和0.05%占空比进行测量,以最大程度地降低器件发热量,发现带有铝辐射体的单个5微米(直径)像素在驱动电流10.2时可达到291W·cm-2的峰值亮度。 kA·cm-2,比上述LED参考亮度高30倍。三种不同阵列的结果表明,由于采用了卓越的排热技术,消除了热流挂,减小了像素尺寸,从而提高了性能。与单芯片参考相比,连续波模式下324个5微米直径像素阵列的输出功率增加了五倍以上,而在脉冲模式下则增加了15倍。


在这项研究中,研究小组发现,互连的微像素阵列的外部量子效率不会随着像素尺寸的减小而降低。因此,研究人员有信心在不影响器件性能的情况下,可以开发出较小尺寸的深紫外LED。但是,重要的是要注意,结果还表明,随着器件尺寸的进一步减小,热阻将略有下降,但这是唯一会受到影响的指标。


南卡罗来纳大学的研究小组目前正在研究一种提高光提取效率的方法,希望使用单个电子来控制像素。研究人员说,这一突破可以帮助UVC LED在需要高剂量深紫外线辐射的应用中更好地与汞灯竞争。毕竟,人们担心汞灯在某些应用中的毒性,例如呼吸器消毒。尽管目前的UVC LED在光电转换效率,成本性能和使用寿命方面不如汞蒸气灯有效,但技术突破最终将导致用UVC LED代替汞。


电话咨询
产品中心
行业应用
QQ客服