Ifølge udenlandske medier har forskere ved University of South Carolina i USA udviklet verdens mindste og lyseste dyb-ultraviolette LED med en chipstørrelse på kun 5 mikron og en bølgelængde på 281 nm. UVC LED-arrayet sammensat af disse chips har en lysstyrke på 361W · cm-2.
Det forlyder, at forskningsholdet ved University of South Carolina i begyndelsen af dette århundrede begyndte at udvikle små UV LED -sammenkoblingsarrays. Den første generation af UV LED-pixels har en diameter på 25 mikron og danner en 10 × 10 array, som forbedrer lysudgangseffekten, har ultrahøj pålidelighed og reducerer strømbelastning. Det er hovedsageligt baseret på standard seriemodstand og hjælpestrømudvidelse.
For nylig undersøgte teamet denne struktur igen for den dybe ultraviolette lyskilde med fokus på effekten af termisk impedans og pixelstørrelse på emissionseffekten.
Ifølge teamordfører Richard Floyd vil krympning af størrelsen af dyb-ultraviolette lysdioder til mindre end 20 mikron ikke øge vanskeligheden ved de fleste produktionstrin, og det kræver heller ikke specielt udstyr at fuldføre. For eksempel brugte forskergruppen en standard fotoresistmaske (Photoresist Masking) og Karl Suss MJB-3 mask aligner (Mask Aligner) i alle litografi trin.
For at sikre ensartetheden af hele waferen optimerede forskergruppen eksponerings- og udviklingstiden for fotolitografi under 20 mikron og optimerede glødningsbetingelserne for p-polet ohmsk kontakt.
Forskergruppen sammenlignede et enkelt-pixel LED-referenceobjekt med en diameter på 90 mikron med tre forskellige arraystrukturer: 36 pixel-arrays med en diameter på 15 mikron, 81 pixel-arrays med en diameter på 10 mikron og 324 pixels med en diameter på 15 mikron. For 5-mikron pixel array er hullerne alle 5 mikron.
Til venstre: 5 mikron sammenkoblet pixel array (afstanden mellem pixels er 5 mikron)
Til højre: Det samme array, når jævnstrømmen er 60mA (Billedkilde: University of South Carolina)
Gennem on-wafer-målemetoden (ved hjælp af 500ns puls og 0,05% driftscyklus for at minimere enhedens varme), viser det sig, at en enkelt 5 mikron (diameter) pixel med en aluminiums køleplade, når drivstrømmen er 10,2kA · Cm- Ved 2 o' ur kan maksimal lysstyrke nå 291W · cm-2, hvilket er 30 gange lysstyrken for det ovennævnte LED-referenceobjekt.
Forskningsresultaterne fra tre forskellige arrays viser, at takket være den overlegne varmefjernelsesteknologi, der eliminerer termisk sagging, kan reducering af pixelstørrelsen forbedre ydeevnen. Sammenlignet med single-chip-referencen øges udgangseffekten af 324 pixel-arrays med en diameter på 5 mikron med mere end 5 gange i kontinuerlig bølgetilstand, og udgangseffekten kan øges med mere end 15 gange i pulsmodus.
Gennem denne forskning fandt forskergruppen, at den eksterne kvanteeffektivitet af det sammenkoblede mikro-pixel-array ikke vil falde, når pixelstørrelsen krymper. Derfor er forskerne overbeviste om, at de kan udvikle en mindre størrelse uden at påvirke enhedens ydeevne. Dyb UV -LED.
Men det skal bemærkes, at forskningsresultaterne også viser, at efterhånden som enhedens størrelse reduceres yderligere, vil den termiske impedans falde lidt, men kun dette indeks vil blive påvirket.
I øjeblikket studerer University of South Carolina forskerhold procesteknologi for at forbedre lysekstraktionseffektiviteten i håb om at bruge uafhængige elektroner til at styre disse pixels.
Det rapporteres, at dette forskningsgennembrud vil hjælpe med at fremme UVC-lysdioder til bedre at konkurrere med kviksølvlamper i applikationer, der kræver høj dosis dyb ultraviolet bestråling. På nogle applikationssteder, såsom maske -desinfektion, har kviksølvlampernes toksicitet givet anledning til mange bekymringer.
Selvom nuværende UVC -lysdioder stadig er ringere end kviksølvlamper med hensyn til fotoelektrisk konverteringseffektivitet, omkostningseffektivitet og levetid, vil de kontinuerlige gennembrud inden for teknologi i sidste ende fremme processen med udskiftning af kviksølvlamper med UVC -lysdioder.