Baru-baru ini, kelompok penelitian Sun Haiding dan Long Shibing dari School of Microelectronics of the University of Science and Technology of China membuat terobosan dalam kemajuan penting kinerja pendaran LED UV sehubungan dengan penggunaan sumur kuantum kontrol sudut talang substrat safir. untuk mencapai kurungan pembawa tiga dimensi.
Meskipun sinar ultraviolet hanya menyumbang 5% dari energi sinar matahari, mereka banyak digunakan dalam kehidupan manusia. Saat ini, sinar ultraviolet banyak digunakan dalam pemurnian air, curing cahaya, sterilisasi dan desinfeksi. Sumber sinar ultraviolet tradisional umumnya menggunakan keadaan tereksitasi dari pelepasan uap merkuri untuk menghasilkan sinar ultraviolet, yang memiliki banyak cacat seperti pembangkitan panas yang besar, konsumsi daya yang tinggi, respons yang lambat, masa pakai yang pendek, dan potensi bahaya keamanan. Sumber cahaya ultra violet baru menggunakan prinsip light-emitting diode (LED), yang memiliki banyak keunggulan dibandingkan lampu merkuri tradisional. Di antara mereka, keuntungan terpenting adalah tidak mengandung unsur merkuri beracun. Pelaksanaan"Minamata Convention" meramalkan bahwa penggunaan lampu ultraviolet yang mengandung merkuri akan sepenuhnya dilarang pada tahun 2020. Oleh karena itu, pengembangan sumber sinar ultraviolet baru yang ramah lingkungan dan berefisiensi tinggi telah menjadi tantangan penting yang dihadapi masyarakat.
Akibatnya, dioda pemancar cahaya ultraviolet dalam (LED UV) berdasarkan bahan semikonduktor celah pita lebar (gallium nitrida, aluminium galium nitrida) telah menjadi pilihan terbaik untuk aplikasi baru ini. Sistem sumber cahaya serba solid ini sangat efisien, berukuran kecil, dan memiliki masa pakai yang lama. Itu hanya sebuah chip seukuran ibu jari dan dapat memancarkan sinar ultraviolet lebih kuat dari lampu merkuri. Misteri di sini terutama tergantung pada bahan semikonduktor celah pita langsung III-nitrida: ketika elektron di pita konduksi bergabung kembali dengan lubang di pita valensi, foton dihasilkan. Energi foton tergantung pada celah pita material, sehingga para ilmuwan dapat menyesuaikan komposisi elemen dalam senyawa terner aluminium galium nitrida (AlGaN) untuk mencapai panjang gelombang emisi cahaya yang berbeda. Namun, tidak selalu sesederhana itu untuk mencapai emisi cahaya efisiensi tinggi dari LED UV. Para ilmuwan telah menemukan bahwa ketika elektron dan lubang bergabung kembali, foton tidak selalu dihasilkan. Efisiensi ini disebut efisiensi kuantum internal (IQE).
Berbeda dari struktur LED UV tradisional, ketebalan sumur potensial dan penghalang potensial pada lapisan pemancar cahaya jenis struktur baru ini, sumur kuantum multilayer (MQW), tidak seragam. Dengan bantuan mikroskop elektron proyeksi resolusi tinggi, para peneliti mampu menganalisis struktur sumur kuantum hanya beberapa nanometer pada skala mikroskopis. Penelitian telah menunjukkan bahwa atom galium (Ga) akan beragregasi pada langkah-langkah substrat, yang mengarah pada penyempitan pita energi lokal, dan saat film tumbuh, daerah kaya Ga dan kaya AI akan meluas ke LED DUV. Permukaannya terdistorsi dan bengkok dalam ruang tiga dimensi untuk membentuk struktur sumur kuantum berganda tiga dimensi. Para peneliti menyebut fenomena khusus ini: pemisahan fase elemen AI dan Ga dan lokalisasi pembawa. Perlu ditunjukkan bahwa dalam sistem LED biru berbasis indium gallium nitrida (lnGaN), ln dan Ga tidak 100% bercampur, menghasilkan daerah kaya ln dan kaya Ga di dalam material, menghasilkan keadaan terlokalisasi dan dipromosikan Memuat. rekombinasi radiasi arus. Namun pada sistem material AlGaN, pemisahan fasa Al dan Ga jarang terlihat. Salah satu arti penting dari pekerjaan ini adalah untuk menyesuaikan mode pertumbuhan material secara artifisial, mempromosikan pemisahan fase, dan dengan demikian sangat meningkatkan karakteristik pemancar cahaya perangkat.
Penelitian ini akan memberikan ide-ide baru untuk penelitian dan pengembangan sumber cahaya UV semua-padat dengan efisiensi tinggi. Ide ini tidak memerlukan substrat berpola mahal dan proses pertumbuhan epitaksi yang kompleks. Hanya mengandalkan penyesuaian sudut kemiringan substrat dan pencocokan dan optimalisasi parameter pertumbuhan epitaxial, diharapkan karakteristik bercahaya LED UV dapat ditingkatkan ke ketinggian yang sebanding dengan LED biru, meletakkan percobaan untuk aplikasi skala besar LED UV dalam berdaya tinggi. Dan landasan teori.
