לאחרונה, קבוצת המחקר של Sun -iding and Long shibing של בית הספר למיקרואלקטרוניקה של אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה בסין עשתה פריצת דרך בהתקדמות החשובה של ביצועי הארה UV LED ביחס לשימוש במבנית זווית בקרת זווית של מצע ספיר. להשיג כליאה נושאת תלת מימד.
למרות שקרניים אולטרה סגולות מהוות רק 5% מהאנרגיה באור השמש, הן נמצאות בשימוש נרחב בחיי אדם. כיום, אור אולטרה סגול נמצא בשימוש נרחב בטיהור מים, ריפוי אור, עיקור וחיטוי. מקורות אור אולטרה סגולים בדרך כלל משתמשים במצב הנרגש של פריקת אדי כספית ליצירת קרניים אולטרה סגולות, שיש להן פגמים רבים כגון ייצור חום גדול, צריכת חשמל גבוהה, תגובה איטית, תוחלת חיים קצרה וסכנות בטיחות אפשריות. מקור האור החדש-אולטרה סגול משתמש בעקרון דיודה פולטת אור (LED), שיש לו יתרונות רבים על פני מנורת הכספית המסורתית. ביניהם, היתרון החשוב ביותר הוא בכך שהוא אינו מכיל יסודות כספית רעילים. יישום אמנת" אמנת Minamata &; מנבא כי השימוש במנורות אולטרה סגולות המכילות כספית ייאסר לחלוטין בשנת 2020. לכן, פיתוח מקור אור אולטרה סגול חדש וידידותי לסביבה הפך לאתגר חשוב שעומד בפני אנשים.
כתוצאה מכך, דיודות פולטות אור אולטרה סגולות עמוקות (נוריות UV) המבוססות על חומרי מוליכים למחצה בפס רחב (גליום ניטריד, אלומיניום גליום ניטריד) הפכו לבחירה הטובה ביותר ליישום חדש זה. מערכת מקור האור הכוללת מצב מוצק היא יעילה ביותר, קטנה בגודלה, ותוחלת חיים ארוכה. הוא רק שבב בגודל של כיסוי אגודל ויכול לפלוט אור אולטרה סגול חזק ממנורת כספית. המסתורין כאן תלוי בעיקר בחומר המוליך למחצה של פער פער ישיר של III-nitride: כאשר אלקטרונים ברצועת ההולכה מתחברים מחדש עם חורים ברצועת הערכיות, נוצרים פוטונים. האנרגיה של הפוטון תלויה בפער הלהקה של החומר, כך שמדענים יכולים להתאים את הרכב האלמנטים בתרכובת הטרנרית של אלומיניום גליום ניטריד (AlGaN) כדי להשיג אורכי גל שונים של פליטת אור. עם זאת, לא תמיד פשוט להשיג פליטת אור יעילה במיוחד של נוריות UV. מדענים גילו שכאשר אלקטרונים וחורים מתאחדים מחדש, לא תמיד נוצרים פוטונים. יעילות זו נקראת יעילות קוונטית פנימית (IQE).
שונה ממבנה ה- UV LED המסורתי, עובי הבאר הפוטנציאלית ומחסום הפוטנציאל בשכבת פולטת האור של מבנה מסוג זה החדש, באר הקוונטים הרב שכבתית (MQW), אינו אחיד. בעזרת מיקרוסקופים אלקטרונים של הקרנה ברזולוציה גבוהה, החוקרים הצליחו לנתח מבנים באר קוונטית של כמה ננומטרים בלבד בקנה מידה מיקרוסקופי. מחקרים הראו כי אטומי גליום (Ga) יצטברו בשלבי המצע, מה שמוביל להיצרות של רצועת האנרגיה המקומית, וככל שהסרט יגדל, האזורים עשירים ב- Ga ועשירים ב- AI ישתרעו עד LED DUV פני השטח מעוותים וכפופים בחלל תלת ממדי ליצירת מבנה באר קוונטי מרובה תלת מימדי. החוקרים קוראים לתופעה מיוחדת זו: הפרדת השלב של רכיבי AI ו- Ga ולוקליזציה של נשאים. ראוי לציין כי במערכת LED הכחולה המבוססת על אינדיום גליום ניטריד (lnGaN), ln ו- Ga אינם ניתנים להערכה 100%, וכתוצאה מכך באזורים עשירים ב- Ga עשירים בחומר, וכתוצאה מכך מצב מקומי ומקודם טוען. רקומבינציה מחדש של זרמים. אך במערכת החומרים של AlGaN, הפרדת השלב של Al ו- Ga נראית לעיתים רחוקות. אחת המשמעויות החשובות של עבודה זו היא להתאים באופן מלאכותי את אופן הגידול של החומר, לקדם את הפרדת הפאזה, ובכך לשפר מאוד את המאפיינים פולט האור של המכשיר.
מחקר זה יספק רעיונות חדשים למחקר ופיתוח של מקורות אור UV במצב כל מוצק ביעילות גבוהה. רעיון זה אינו דורש מצעים עם תבנית יקרה ותהליכי צמיחה אפיטקסיאליים מורכבים. בהסתמך רק על התאמת זווית השיפוע של המצע והתאמה ואופטימיזציה של פרמטרי צמיחה אפיטקסיאליים, צפוי שניתן לשפר את המאפיינים הזוהרים של נוריות UV לגובה השווה לזה של נוריות כחולות, תוך ניסוי יישום בקנה מידה גדול של נוריות UV עמוקות בעלות עוצמה גבוהה. ובסיס תיאורטי.
