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深紫外UVC LED发展存在问题
更新日期:2018-8-6    来源:www.longstartech.com.cn

UV-LED单个芯片面积小,便于灵活设计;但相应的是单个芯片的辐射功率也较低,在很多应用中难以满足高辐射功率密度的要求,这也是目前UV-LED在众多领域很难替代UV放电灯的重要原因之一。

3.1 提升芯片发光效率

1)高质量AlN晶体层
 首先需要就解决的是UVC LED芯片各波段的高质量AlN模块。制作蓝色LED时,蓝宝石基板上叠加氮化铟镓的晶体层。制作高质量的晶体层,是实现量产和性能稳定化的重点,但氮化铟镓不容易在蓝宝石上结晶。

 为此,人们想出了先在蓝宝石上设置氮化镓“缓冲层”,再在上面叠加氮化铟镓层的方法。但是,深紫外LED的发光材料与蓝色LED不同,采用氮化铝镓,而且氮化镓具有容易吸收紫外线的性质,所以缓冲层的材料需要变更为氮化铝。随着晶体生长技术的进步,高IQE(内量子效率)的单晶AlN逐步走向成熟。

2)AlGaN掺杂技术研究

首先高Al组成的n-AlGaN各项特性研究。在不同Al含量条件下,对活化能的影响、欧姆电阻的变化以及肖特特性等的研究。

其次高Al组成的P-AlGaN各项特性研究。研究表明,Al组成为70%时,AlGaN中Mg的活化能将达到320meV,因此新的掺杂技术是决定UVC LED芯片能否做到高输出功率的关键因素。

3)紫外LED出光效率提高技术
 
AlN基板存在折射率大、光提取效率非常低的问题,因此需要提高芯片光萃取效率。因此提出AlN基板表面形成了由尺寸与波长基本相同的结构二维光子晶体结构,光提取效率达到未做这种表面加工时的140%,加之尺寸比波长小的纳米结构组合而成的图案。光提取效率达到未做这种表面加工时的196%。

3.2耐热抗紫外封装方式

因为深紫外光子能量很大,如果沿用白光的封装方式,采用光学树脂对其进行封装,在长时间高能量的紫外线照射条件下,光学树脂很容易黄化,进而导致UVC LED寿命大幅度的缩短。

因此目前UVC LED的封装不约而同的转向采用无机金属或者陶瓷、玻璃封装。通过采用无机材料对UVC LED进行封装避免因为有机材料导致的寿命缩短。鸿利凭借CMH技术平台,实现UVLED的全无机封装,同时提出保护气或者真空的气密性封装,为UVC LED芯片提供一个相对稳定的工作环境。为UVC LED封装提供一种耐深紫外、高性价比的封装方式。(CMH即C=ceramic 陶瓷、M=Metal 金属、H=Glass 玻璃)

四、结论

 尽管深紫外的应用市场巨大,芯片发射功率、稳定性得到了极大的提升,但是对于UVC LED的封装技术稍显落后,因此寻求一种稳定可靠的封装方式变得非常迫切。因为有机材料的限制,蓝光封装方式的思考DNA需要被打破,寻求一种无机、气密性、相对性价高的封装方式是实现UVC LED大规模推广的制约因素之一。