Son zamanlarda, Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi Mikroelektronik Okulu Sun Haiding ve Long Shibing araştırma grubu, üç boyutlu taşıyıcı hapsetme elde etmek için safir substrat pah açısı kontrol kuantum kuyusunun kullanımı ile ilgili olarak UV LED lüminesans performansının önemli ilerlemesinde bir atılım yaptı.
Ultraviyole ışınları güneş ışığındaki enerjinin sadece% 5'ini oluşturmasına rağmen, insan yaşamında yaygın olarak kullanılmaktadır. Şu anda, ultraviyole ışık su arıtma, ışık kürleme, sterilizasyon ve dezenfeksiyonda yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel ultraviyole ışık kaynakları genellikle büyük ısı üretimi, yüksek güç tüketimi, yavaş tepki, kısa ömür ve potansiyel güvenlik tehlikeleri gibi birçok kusura sahip ultraviyole ışınları üretmek için cıva buharı deşarjının heyecanlı durumunu kullanır. Yeni derin ultraviyole ışık kaynağı, geleneksel cıva lambasına göre birçok avantaja sahip olan ışık yayan diyot (LED) prensibini kullanır. Bunlar arasında en önemli avantajı toksik cıva elementleri içermemesidir. "Minamata Sözleşmesi"nin uygulanması, cıva içeren ultraviyole lambaların kullanımının 2020'de tamamen yasaklanacağını söylüyor. Bu nedenle, yepyeni bir çevre dostu, yüksek verimli ultraviyole ışık kaynağının geliştirilmesi, insanların karşılaştığı önemli bir zorluk haline gelmiştir.
Sonuç olarak, geniş bantlı yarı iletken malzemelere (galyum nitrür, alüminyum galyum nitrür) dayanan derin ultraviyole ışık yayan diyotlar (UV LED'ler) bu yeni uygulama için en iyi seçim haline gelmiştir. Bu tamamen katı hal ışık kaynağı sistemi son derece verimli, küçük boyutludur ve uzun bir ömre sahiptir. Sadece başparmak kapağı büyüklüğünde bir çiptir ve cıva lambasından daha güçlü ultraviyole ışık yayabilir. Buradaki gizem esas olarak III-nitridin doğrudan bant boşluğu yarı iletken malzemesine bağlıdır: iletim bandındaki elektronlar valp bandındaki deliklerle yeniden bir araya geldiğinde fotonlar üretilir. Fotonun enerjisi malzemenin bant boşluğuna bağlıdır, böylece bilim adamları farklı ışık emisyonu dalga boyları elde etmek için alüminyum galyum nitrür (AlGaN) üçlü bileşimindeki eleman bileşimini ayarlayabilirler. Bununla birlikte, UV LED'lerin yüksek verimli ışık emisyonuna ulaşmak her zaman bu kadar basit değildir. Bilim adamları, elektronlar ve delikler yeniden birlendiğinde, fotonların her zaman üretilmediğini keşfettiler. Bu verimliliğe iç kuantum verimliliği (IQE) denir.
Geleneksel UV LED yapısından farklı olarak, potansiyel kuyunun kalınlığı ve bu yeni yapı türünün ışık yayan tabakasındaki potansiyel bariyer, çok katmanlı kuantum kuyusu (MQW) tek tip değildir. Araştırmacılar, yüksek çözünürlüklü projeksiyon elektron mikroskoplarının yardımıyla, mikroskobik ölçekte sadece birkaç nanometrenin kuantum kuyu yapılarını analiz edebildiler. Çalışmalar, galyum (Ga) atomlarının substratın basamaklarında birleşeceğini ve bunun da yerel enerji bandının daralmasına yol açtığını ve film büyüdükçe Ga zengini ve yapay zeka bakımından zengin bölgelerin DUV LED'ine kadar uzanacağını göstermiştir Yüzey üç boyutlu çoklu kuantum kuyusu yapısı oluşturmak için üç boyutlu bir alanda bozulur ve bükülür. Araştırmacılar bu özel fenomeni adlandırıyor: yapay zeka ve Ga elementlerinin faz ayrımı ve taşıyıcıların yerelleştirilmesi. Indiyum galyum nitrür (lnGaN) tabanlı mavi LED sisteminde, ln ve Ga'nın% 100 yanılgı olmadığını, malzemenin içinde zengin ve Ga bakımından zengin bölgelere neden olduğunu, yerelleştirilmiş bir duruma ve teşvik edilen yüklemeye neden olduğunu belirtmek gerekir. Akıntıların radyasyon rekombinasyonu. Ancak AlGaN malzeme sisteminde, Al ve Ga'nın faz ayrımı nadiren görülür. Bu çalışmanın önemli anlamlarından biri, malzemenin büyüme modunu yapay olarak ayarlamak, faz ayrımını teşvik etmek ve böylece cihazın ışık yayan özelliklerini büyük ölçüde iyileştirmektir.
Bu araştırma, yüksek verimli tamamen katı hal UV ışık kaynaklarının araştırılması ve geliştirilmesi için yeni fikirler sağlayacaktır. Bu fikir pahalı desenli substratlar ve karmaşık epiteksiyel büyüme süreçleri gerektirmez. Sadece substratın eğim açısının ayarlanmasına ve epitaksiyel büyüme parametrelerinin eşleşmesine ve optimizasyonuna dayanarak, UV LED'lerin parlak özelliklerinin mavi LED'lerinkiyle karşılaştırılabilir bir yüksekliğe yükseltilerek yüksek güçlü derin UV LED'lerin büyük ölçekli uygulanması için bir deney yapılması beklenebilir. Ve teorik temel.
