UVC LED的主要技術(shù)問題與發(fā)展方向
發(fā)布時(shí)間：2021-11-02 14:02
來源：螢光創(chuàng)新
受新冠推動(dòng)，淘寶、京東上已經(jīng)有很多紫外線消毒的各類型產(chǎn)品。如下圖所示，業(yè)界通常將紫外線分為A、B、C三類，即近紫外線(UVA)，遠(yuǎn)紫外線(UVB)和超短紫外線/深紫外線(UVC)，其中UVC能受新冠推動(dòng)，淘寶、京東上已經(jīng)有很多紫外線消毒的各類型產(chǎn)品。
如下圖所示，業(yè)界通常將紫外線分為A、B、C三類，即近紫外線(UVA)，遠(yuǎn)紫外線(UVB)和超短紫外線/深紫外線(UVC)，其中UVC能量最大，對(duì)微生物的破壞力極強(qiáng)。
相較于UVB和UVA，UVC是健康光源首選；相比化學(xué)殺菌消毒，UVC的優(yōu)勢(shì)是殺菌效率高，而且不產(chǎn)生其它化學(xué)污染物。
中國擁有完整的UVC半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，UVC半導(dǎo)體對(duì)芯片、封裝技術(shù)和材料性能提出更高要求，芯片技術(shù)是目前深紫外半導(dǎo)體技術(shù)的主要瓶頸與核心競(jìng)爭(zhēng)力，行業(yè)領(lǐng)先的大廠和紫外LED細(xì)分領(lǐng)域的龍頭企業(yè)投資不斷加碼。
UVA與UVB相比，UVC是殺菌消毒應(yīng)用首選
目前獲取殺菌消毒紫外光源UVC的方式主要有兩種：傳統(tǒng)汞燈和紫外LED，與傳統(tǒng)汞燈相比，UVC半導(dǎo)體具有明顯的優(yōu)勢(shì)：小型化、無毒害、使用便捷。
另外，UVC半導(dǎo)體工藝改進(jìn)方向明晰，技術(shù)難題不斷突破。
在此背景下傳統(tǒng)紫外汞燈消毒、殺菌產(chǎn)品將被UV LED加快取代。
UVC LED與紫外汞燈對(duì)比
UVC半導(dǎo)體工藝技術(shù)的突破
深紫外半導(dǎo)體的工藝與普通LED的工藝大體相同，但由于UV-LED的發(fā)光材料不同，因此選取的發(fā)光材料和封裝形式會(huì)有一定區(qū)別。
UVC半導(dǎo)體芯片可分為襯底和外延層兩部分:襯底通常沿用藍(lán)光LED芯片所采用的藍(lán)寶石襯底，外延層包括AIN模板層、N型AIGaN層、多量子阱發(fā)光層、電子阻擋層和P型GaN接觸層。
芯片工藝，通過光刻、刻蝕漏出N型接觸層，通過蒸鍍以及合金，N型、P型與電極形成歐姆接觸，然后通過減薄、裂片，對(duì)小芯粒進(jìn)行分選，倒裝到絕緣的硅片上。
經(jīng)過10多年研究和發(fā)展，280nm以下的深紫外半導(dǎo)體外量子效率已超過5%，對(duì)應(yīng)發(fā)光功率大于5mW，壽命達(dá)5000h。
功率的提升推動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，但相較于技術(shù)十分成熟的藍(lán)光LED，UVC半導(dǎo)體存在三個(gè)主要問題：
l 芯片外延生長困難、
l 封裝材料易老化、
l 光提取效率較低等
結(jié)合UVC半導(dǎo)體的使用特點(diǎn)與工藝流程，目前UVC半導(dǎo)體有四個(gè)努力方向:
l 改進(jìn)UVC半導(dǎo)體外延工藝、
l 提升殺菌效率、
l 改善散熱、
l 降低成本
青島螢光創(chuàng)新科技有限公司，擁有專業(yè)的博士后團(tuán)隊(duì)，專注于紫外殺菌應(yīng)用的研究，經(jīng)過多年深耕紫外行業(yè)，公司獲得多項(xiàng)國家發(fā)明和實(shí)用新型專利。目前多款殺菌模組類產(chǎn)品已經(jīng)投入市場(chǎng)。更多詳細(xì)內(nèi)容可以瀏覽公司網(wǎng)站www.xiqiangdiesong.com聯(lián)系公司索取或者關(guān)注微信公眾號(hào)。
如下圖所示，業(yè)界通常將紫外線分為A、B、C三類，即近紫外線(UVA)，遠(yuǎn)紫外線(UVB)和超短紫外線/深紫外線(UVC)，其中UVC能量最大，對(duì)微生物的破壞力極強(qiáng)。
中國擁有完整的UVC半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，UVC半導(dǎo)體對(duì)芯片、封裝技術(shù)和材料性能提出更高要求，芯片技術(shù)是目前深紫外半導(dǎo)體技術(shù)的主要瓶頸與核心競(jìng)爭(zhēng)力，行業(yè)領(lǐng)先的大廠和紫外LED細(xì)分領(lǐng)域的龍頭企業(yè)投資不斷加碼。
UVA與UVB相比，UVC是殺菌消毒應(yīng)用首選
目前獲取殺菌消毒紫外光源UVC的方式主要有兩種：傳統(tǒng)汞燈和紫外LED，與傳統(tǒng)汞燈相比，UVC半導(dǎo)體具有明顯的優(yōu)勢(shì)：小型化、無毒害、使用便捷。
另外，UVC半導(dǎo)體工藝改進(jìn)方向明晰，技術(shù)難題不斷突破。
在此背景下傳統(tǒng)紫外汞燈消毒、殺菌產(chǎn)品將被UV LED加快取代。
圖：UVC殺菌原理
和UVA與UVB相比，UVC的穿透力不強(qiáng)，不會(huì)對(duì)人體造成危害，但是殺菌效果幾乎一樣，所以UVC成為了殺菌消毒應(yīng)用首選。
UVC LED與紫外汞燈對(duì)比UVC半導(dǎo)體工藝技術(shù)的突破
深紫外半導(dǎo)體的工藝與普通LED的工藝大體相同，但由于UV-LED的發(fā)光材料不同，因此選取的發(fā)光材料和封裝形式會(huì)有一定區(qū)別。
UVC半導(dǎo)體芯片可分為襯底和外延層兩部分:襯底通常沿用藍(lán)光LED芯片所采用的藍(lán)寶石襯底，外延層包括AIN模板層、N型AIGaN層、多量子阱發(fā)光層、電子阻擋層和P型GaN接觸層。
芯片工藝，通過光刻、刻蝕漏出N型接觸層，通過蒸鍍以及合金，N型、P型與電極形成歐姆接觸，然后通過減薄、裂片，對(duì)小芯粒進(jìn)行分選，倒裝到絕緣的硅片上。
經(jīng)過10多年研究和發(fā)展，280nm以下的深紫外半導(dǎo)體外量子效率已超過5%，對(duì)應(yīng)發(fā)光功率大于5mW，壽命達(dá)5000h。
功率的提升推動(dòng)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，但相較于技術(shù)十分成熟的藍(lán)光LED，UVC半導(dǎo)體存在三個(gè)主要問題：
l 芯片外延生長困難、
l 封裝材料易老化、
l 光提取效率較低等
結(jié)合UVC半導(dǎo)體的使用特點(diǎn)與工藝流程，目前UVC半導(dǎo)體有四個(gè)努力方向:
l 改進(jìn)UVC半導(dǎo)體外延工藝、
l 提升殺菌效率、
l 改善散熱、
l 降低成本
青島螢光創(chuàng)新科技有限公司，擁有專業(yè)的博士后團(tuán)隊(duì)，專注于紫外殺菌應(yīng)用的研究，經(jīng)過多年深耕紫外行業(yè)，公司獲得多項(xiàng)國家發(fā)明和實(shí)用新型專利。目前多款殺菌模組類產(chǎn)品已經(jīng)投入市場(chǎng)。更多詳細(xì)內(nèi)容可以瀏覽公司網(wǎng)站www.xiqiangdiesong.com聯(lián)系公司索取或者關(guān)注微信公眾號(hào)。
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