近紫外LED研究简介2009-12-03|【人中小】近紫外LED指的是发光波长位于355~405nm波段范围的LED。冃前在LED的研究和生产中用到最多也是最有潜力的材料GaN的禁带宽度为3.4eV,对应的发光波长为365nm,刚好处于近紫外波段范围，因此，近紫外LED中一般采用GaN作为n型和p型的覆盖层。近紫外LED的应用领域包括交通，显示，医学，照明等，但最主要的应用还是在白光照明上。目前固态白光照明主要有三种方法:(1)RGB三基色LED混合出光；(2)蓝光LED激发黄色荧光粉；(3)UVLED激发RGB三色荧光粉。第一种方法可以获得高色纯度的LED,但是利用该方法生产的LED对于其中的每一个LED的波长和强度的稳定性很敏感。第二种方法是当前的主流方案，已经商业化。这种方法的优点是白光LED结构简单，容易制作，而且YAG荧光粉已经在荧光灯领域应用了许多年，工艺比较成熟。但是存在许多的缺点：(1)蓝光LED发光效率还不够高；(2)短波长的蓝光激发荧光粉产生长波长的黄光，存在能量损耗；(3)荧光粉与封装材料随着时间老化，导致色温漂移；(4)不容易实现低色温(一般照明用的口光略微偏暧色)，显色指数一般也不高(70^80)；(5)功率型白光LED还存在空间色度均匀性等问题。因此，UVLED激发RGB三色荧光粉的方法成为目前研究和发展的趋势。相对于前两者而言，该方法的一个主要的优势在于不存在不同基色的混合。这种LED产生的光完全用于激发荧光粉，因此，光的色纯度仅仅取决于荧光粉的色纯度。此外，述可以获得很高的显色指数(>90)o其缺点主要有：(1)高效的功率型紫外LED不容易制作；(2)由于Stocks变换过程中存在能量损失，用高能量的UV光子激发低能量的红、绿、蓝光子导致效率较低；(3)封装材料在紫外光的照射下容易老化，寿命缩短；(4)存在紫外线泄漏的安全隐患。n前世界上研究近紫外LED的机构主要有口本的口亚Nichia,Toshiba公司和美国的Cree公司，台湾的国立中兴大学，韩国的Optowell公司及国内的北京大学等，生产厂家主要有美国的Gclcore公司,Lumileds公司和德国的Osram光电子公司,台湾主要有光宝电子、国联光电、光磊科技、鼎元光电等公司，国内的主要有厦门三安、深圳方大、上海蓝光、山东华光和大连路美等单位。1998年日亚公司研制出发光波长为371nm,外量子效率7.5%,输岀功率5mW的InGaN/AlGaN双异质结LED；2001年，日本光电子研究实验室采用在图形衬底上进行侧向外延生长的技术（LEPS）制作岀20mA驱动电流下发光波长382nm,外量子效率24%,输出功率15.6mW的LED；2002年,日亚公司利用图形衬底和网格状电极研制岀发光波长为400nm的LED,20mA时输出功率达到22mW,外量子效率达到了35.5%；2003年，日亚公司报道了20mA时输出功率为2.5mW,发光波长为370nm的LED,采用的是技术是对称结构和高A1组分的n和P型势垒层；2004年，日亚公司生产出大芯片LED,驱动电流达到1A,正向电压为4.4U时的输出功率为1.5W,发光波长为365nm；2006年，美国西北大学报道了利用Zn0/GaN:Mg/c-Al203异质结研制的发光波长375nm的LED；2007年，台湾国立中兴大学报道了380nm的LED,20mA时的输出功率为5.06mW；2009年，日本东芝公司报道了倒装结构的383nmLED,20mA时输岀功率为23mW,外量子效率36%O有理论计算结果显示，LED的外量子效率达到和超过50%才能成为日后通用照明的主流。因此，如何提高LED的外部量子效率成为LED研究的一个主要方向。而材料的位错密度是造成GaN基LED量子效率低的其中一个主要原因，尤其是对于发短波长的LED。高的位错密度主要是由蓝宝石衬底和GaN外延层Z间的晶格失配和热膨胀系数失配造成的。除此Z外，有源区的质量好坏对LED的量子效率起着至关重要的作用，主要包括阱层和势垒层的厚度，In组分，应力，界面和每层材料生长的质量高低。对于近紫外LED的研究，目前主要存在的一下几个研究难点：1.高质量Gan外延层的生长2.低欧姆接触电极的制作3.电流拥堵效应的解决4.电流注入效率的提高5.岀光效率的提高技术6.荧光材料的高效合成7.耐热抗UV封装材料的研究8.散热问题的解决