По сообщениям зарубежных СМИ, ученые из Университета Южной Каролины в США разработали самый маленький и самый яркий в мире светодиод глубокого ультрафиолета с размером кристалла всего 5 микрон и длиной волны 281 нм. Матрица светодиодов UVC, состоящая из этих чипов, имеет яркость 361 Вт · см-2.
Сообщается, что в начале этого века исследовательская группа Университета Южной Каролины приступила к разработке небольших межкомпонентных матриц ультрафиолетовых светодиодов. Ультрафиолетовые светодиодные пиксели первого поколения имеют диаметр 25 микрон и образуют массив 10 × 10, что улучшает выходную мощность света, обладает сверхвысокой надежностью и снижает перегрузку по току. Он в основном основан на стандартном последовательном сопротивлении и расширении вспомогательного тока.
Недавно команда исследователей снова изучила эту структуру для источника глубокого ультрафиолетового света, сосредоточив внимание на влиянии теплового импеданса и размера пикселя на мощность излучения.
По словам представителя команды Ричарда Флойда, уменьшение размеров светодиодов глубокого ультрафиолета до менее 20 микрон не увеличит сложность большинства этапов производства и не потребует специального оборудования для их выполнения. Например, исследовательская группа использовала стандартную маску из фоторезиста (Photoresist Masking) и выравниватель маски Karl Suss MJB-3 (Mask Aligner) на всех этапах литографии.
Однако, чтобы обеспечить однородность всей пластины, исследовательская группа оптимизировала время экспонирования и проявления фотолитографии ниже 20 микрон и оптимизировала условия отжига для омического контакта p-полюса.
Исследовательская группа сравнила эталонный однопиксельный светодиодный эталонный объект диаметром 90 мкм с тремя различными структурами массива: 36 массивов пикселей диаметром 15 мкм, 81 массив пикселей диаметром 10 мкм и 324 пикселей диаметром 15 мкм. Для массива пикселей размером 5 микрон все зазоры составляют 5 микрон.
Слева: 5-микронный массив взаимосвязанных пикселей (зазор между пикселями 5 микрон)
Справа: тот же массив при постоянном токе 60 мА (Источник изображения: Университет Южной Каролины)
С помощью метода измерения на пластине (с использованием импульса 500 нс и коэффициента заполнения 0,05% для минимизации нагрева устройства) было обнаружено, что один пиксель диаметром 5 микрон с алюминиевым радиатором при токе возбуждения 10,2 кА. · См-При 2 o' clock пиковая яркость может достигать 291 Вт · см-2, что в 30 раз превышает яркость вышеупомянутого эталонного светодиодного объекта.
Результаты исследования трех различных массивов показывают, что благодаря превосходной технологии отвода тепла, исключающей тепловое провисание, уменьшение размера пикселя может улучшить производительность. По сравнению с однокристальным эталоном, выходная мощность 324 массивов пикселей с диаметром 5 микрон увеличена более чем в 5 раз в режиме непрерывной волны, а выходная мощность может быть увеличена более чем в 15 раз в импульсном режиме.
В ходе этого исследования исследовательская группа обнаружила, что внешняя квантовая эффективность взаимосвязанного массива микропикселей не будет уменьшаться при уменьшении размера пикселя. Поэтому исследователи уверены, что смогут разработать меньший размер, не влияя на производительность устройства. Глубокий УФ-светодиод.
Но следует отметить, что результаты исследований также показывают, что при дальнейшем уменьшении размера устройства тепловое сопротивление будет немного уменьшаться, но это повлияет только на этот показатель.
В настоящее время исследовательская группа Университета Южной Каролины изучает технологические процессы для повышения эффективности извлечения света, надеясь использовать независимые электроны для управления этими пикселями.
Сообщается, что это научное открытие поможет продвинуть УФС-светодиоды, чтобы они могли лучше конкурировать с ртутными лампами в приложениях, требующих высоких доз глубокого ультрафиолетового излучения. В конце концов, в некоторых областях применения, таких как дезинфекция масок, токсичность ртутных ламп вызывает много опасений.
Хотя современные светодиоды UVC по-прежнему уступают ртутным лампам с точки зрения эффективности фотоэлектрического преобразования, экономичности и срока службы, постоянный технологический прорыв в конечном итоге будет способствовать замене ртутных ламп на светодиоды UVC.
