波长最短 美团队研发高效深紫外LED

       素有杀手之称的 UV-C 紫外光，波长仅 200 到 280 奈米、能量高，可以穿透病毒、细菌、真菌和尘蟎的薄膜，攻击 DNA 并歼灭这些有害的有机体。

　　自丹麦教授 Niels Finsen 发现用紫外线可治疗结核病後，人类利用紫外线杀菌已经有超过百年历史。但目前使用的深紫外线灯不只体积庞大、效率低，而且皆含水银，对环境有害。

　　美国康乃尔大学的研究团队，最新就研发出一种体积小且更环保的深紫外线LED光源，并创下目前业界 deep-UV  LED 最低波长的纪录。

　　图为研究团队成员，照片来源：美国康乃尔大学

　　研究人员采用原子级控制介面的氮化镓（GaN）与氮化铝（AlN）单层薄膜为反应作用区域，成功发射出波长介於 232 到 270 奈米的深紫外 LED 。这种 232 奈米的深紫外线，创下使用氮化镓为发光材料，所发出的光线波长最短记录。之前的记录是由日本团队创下的239奈米。

　　研究论文《MBE-grown 232-270 nm deep-UV LEDs using monolayer thin binary GaN/AlN quantum heterostructures》于 1 月 27 号发表于《应用物理快报》期刊（Applied Physics Letters）网站。

　　提高紫外线LED效率

　　目前紫外线 LED 最大瓶颈就是发光效率，可以由三个方面来衡量：

　　1. 注入效率：注入反应作用区域的电子通过装置的比例。

　　2. 内量子效率（IQE）：反应作用区域中所有电子产生光子或紫外线的比例。

　　3. 出光效率：反应作用区域中产出的光子比例，这些光子可以从装置中取出，而且是可以利用的。

　　论文作者之一 SM (Moudud) Islam 博士表示：「如果上述三个方面的效率都达到 50%，相乘起来只有八分之一，等于发光效率已经降到 12%。」

　　在深紫外线波段，这三方面的效率都很低，但研究团队发现，利用氮化镓取代传统的铝氮化镓，可以提高内量子效率和出光效率。

　　而为了提高注入效率，研究团队采用之前开发出的技术，在正极（电子）和负极（电洞）载体区域，采用极化感应掺杂法来实现。

　　研究发展

　　在成功提升深紫外 LED 的发光效率後，研究团队的下一步是将光源整合到装置内，朝上市的目标迈进。深紫外光的应用领域包含食物保鲜、假钞辨别、光触媒、水的净化杀菌等等。