目前的研究進(jìn)展及存在問題

　　經(jīng)過10多年研究和發(fā)展，280 nm以下的深紫外LED外量子效率已超過5%，對應(yīng)發(fā)光功率大于5 mW，壽命達(dá)5 000 h。功率的提升推動應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，深紫外線LED的用途包括：光學(xué)傳感器和儀器(230~400 nm)、紫外線身份驗(yàn)證、條碼(230~280 nm)、飲用水殺菌、便攜式殺菌(240~280 nm)。

　　2.1 功率低

　　深紫外LED外量子效率已超過5%，但與藍(lán)光的60%相比仍然很低，其原因如下。

　　(1)模板材料質(zhì)量缺陷，在藍(lán)寶石上外延的A1N材料的位錯密度高達(dá)1X109cm2，而圖形襯底生長的GaN材料的位錯密度約為1 X10 7cm2，故采用圖形襯底提高模板材料質(zhì)量。

　　(2)多層結(jié)構(gòu)中深紫外光的全內(nèi)反射損失，以及P型電極的吸收導(dǎo)致光提取效率差，目前光萃取效率只有6%。須取得對p型歐姆接觸的突破，減少對高吸光p-GaN的依賴;優(yōu)化多層異質(zhì)結(jié)之問的折射率差;運(yùn)用圖形襯底;粗化出光面。

　　(3)高鋁組分的A1GaN會出現(xiàn)明顯的量了極化效應(yīng)，使量子阱和壘中出現(xiàn)極化電場，導(dǎo)致工作電壓升高和量子效率下降。解決辦法為使用非極性面(如a面)藍(lán)寶石作為襯底，或采用組分漸變方法進(jìn)行抵消。

　　2.2 散熱性差

　　外量子效率低致使大部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，因此散熱問題很關(guān)鍵。從芯片和封裝方面看，薄膜倒裝深紫外LED和倒裝焊深紫外LED可以提高散熱，可制作高功率深紫外LED。

　　2.3 壽命低

　　與藍(lán)光的100000h比，深紫外LED的壽命只有5000h，其低壽命主要?dú)w因于材料缺陷和散熱不良，以及封裝材料受紫外線照射易老化。

　　深紫外LED的應(yīng)用

　　深紫外LED與傳統(tǒng)的紫外汞燈性能對比見下表，紫外LED具有的優(yōu)勢如下。

　　(1)高效：單位面積的光強(qiáng)超過汞燈的1 000倍。比如單顆LED的發(fā)光面積僅僅為0.3 mm X 0.3mm但光功率大于1mW，而汞燈在如此小的面積上發(fā)出的光功率不到1 mW 。

　　(2)環(huán)保：半導(dǎo)體材料無毒無害，紫外LED也不含任何有毒物質(zhì)。

　　(3)節(jié)能：同樣的光輸出功率，耗能僅是汞燈的1/10。

　　(4)可靠：體現(xiàn)在開關(guān)特性和使用壽命可智能控制方面。由于LED的發(fā)光特性，脈沖式的開關(guān)對LED的壽命沒有任何影響，6V的直流電接通就同步發(fā)出紫外線，而汞燈的開關(guān)則直接影響其壽命，因此與傳統(tǒng)的汞燈相比，LED的紫外線發(fā)出和控制極為簡單便利。

　　3.1 殺菌消毒

　　紫外線有效消毒的波長區(qū)間為240~300 nm，它可以破壞細(xì)菌的復(fù)制基因鏈，使其無法復(fù)制，從而達(dá)到殺菌目的，其殺菌特點(diǎn)如下。

　　(1) 殺菌過程是1個物理破壞過程，與化學(xué)藥劑不同，它不受溫度、濃度、活性等化學(xué)平衡條件影響。

　　(2)無毒、無殘留和無異味。

　　(3)細(xì)胞壁和病毒蛋白質(zhì)外殼均對深紫外線無法阻擋。

　　(4)對DNA、RNA造成統(tǒng)一破壞，不必更換藥品。

　　(5)不必使用組合藥劑。

　　(6)特別適合空氣、水和物體表面消毒。