素有殺手之稱的UV-C紫外光，波長(zhǎng)僅200到280奈米、能量高，可以穿透病毒、細(xì)菌、真菌和塵螨的薄膜，攻擊DNA并殲滅這些有害的有機(jī)體。
自丹麥教授Niels Finsen發(fā)現(xiàn)用紫外線可治療結(jié)核病后，人類利用紫外線殺菌已經(jīng)有超過百年歷史。但目前使用的深紫外線燈不只體積龐大、效率低，而且皆含水銀，對(duì)環(huán)境有害。
美國(guó)康乃爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，最新就研發(fā)出一種體積小且更環(huán)保的深紫外線LED光源，并創(chuàng)下目前業(yè)界deep-UV LED最低波長(zhǎng)的紀(jì)錄。
圖為研究團(tuán)隊(duì)成員，照片來源：美國(guó)康乃爾大學(xué)
研究人員采用原子級(jí)控制界面的氮化鎵(GaN)與氮化鋁(AlN)單層薄膜為反應(yīng)作用區(qū)域，成功發(fā)射出波長(zhǎng)介于232到270奈米的深紫外LED。這種232奈米的深紫外線，創(chuàng)下使用氮化鎵為發(fā)光材料，所發(fā)出的光線波長(zhǎng)最短記錄。之前的記錄是由日本團(tuán)隊(duì)創(chuàng)下的239奈米。
研究論文《MBE-grown 232-270 nm deep-UV LEDs using monolayer thin binary GaN/AlN quantum heterostructures》于1月27號(hào)發(fā)表于《應(yīng)用物理快報(bào)》期刊(Applied Physics Letters)網(wǎng)站。
提高紫外線LED效率
目前紫外線LED最大瓶頸就是發(fā)光效率，可以由三個(gè)方面來衡量：
1. 注入效率：注入反應(yīng)作用區(qū)域的電子通過裝置的比例。
2. 內(nèi)量子效率(IQE)：反應(yīng)作用區(qū)域中所有電子產(chǎn)生光子或紫外線的比例。
3. 出光效率：反應(yīng)作用區(qū)域中產(chǎn)出的光子比例，這些光子可以從裝置中取出，而且是可以利用的。
論文作者之一SM (Moudud) Islam博士表示：「如果上述三個(gè)方面的效率都達(dá)到50%，相乘起來只有八分之一，等于發(fā)光效率已經(jīng)降到12%?！?/div>
在深紫外線波段，這三方面的效率都很低，但研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，利用氮化鎵取代傳統(tǒng)的鋁氮化鎵，可以提高內(nèi)量子效率和出光效率。
而為了提高注入效率，研究團(tuán)隊(duì)采用之前開發(fā)出的技術(shù)，在正極(電子)和負(fù)極(電洞)載體區(qū)域，采用極化感應(yīng)摻雜法來實(shí)現(xiàn)。
研究發(fā)展
在成功提升深紫外LED的發(fā)光效率后，研究團(tuán)隊(duì)的下一步是將光源整合到裝置內(nèi)，朝上市的目標(biāo)邁進(jìn)。深紫外光的應(yīng)用領(lǐng)域包含食物保鮮、假鈔辨別、光觸媒、水的凈化殺菌等等。
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