في الآونة الأخيرة ، حققت مجموعة البحث من Sun Haiding و Long Shibing من كلية الإلكترونيات الدقيقة في جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين طفرة في التقدم الهام لأداء الإضاءة LED للأشعة فوق البنفسجية فيما يتعلق باستخدام زاوية الياقوت الركيزة للتحكم في الكم بشكل جيد لتحقيق حبس الناقل ثلاثي الأبعاد.
على الرغم من أن الأشعة فوق البنفسجية تمثل فقط 5٪ من الطاقة في ضوء الشمس، إلا أنها تستخدم على نطاق واسع في حياة الإنسان. في الوقت الحاضر ، يستخدم الضوء فوق البنفسجي على نطاق واسع في تنقية المياه ، وعلاج الضوء ، والتعقيم والتطهير. تستخدم مصادر الأشعة فوق البنفسجية التقليدية بشكل عام الحالة المتحمسة لتصريف بخار الزئبق لتوليد الأشعة فوق البنفسجية ، والتي لديها العديد من العيوب مثل توليد الحرارة الكبيرة ، وارتفاع استهلاك الطاقة ، والاستجابة البطيئة ، والعمر القصير ، ومخاطر السلامة المحتملة. ويستخدم مصدر الضوء العميق فوق البنفسجي الجديد مبدأ الصمام الثنائي الباعث للضوء، الذي له مزايا كثيرة على مصباح الزئبق التقليدي. ومن أهم هذه المزايا أنها لا تحتوي على عناصر الزئبق السام. وينبئ تنفيذ "اتفاقية ميناماتا" بأن استخدام المصابيح فوق البنفسجية المحتوية على الزئبق سيحظر تماما في عام 2020. ولذلك، أصبح تطوير مصدر جديد للضوء فوق البنفسجي صديق للبيئة وعالي الكفاءة تحديا هاما يواجه الناس.
ونتيجة لذلك، أصبحت الثنائيات العميقة الباعثة للأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) القائمة على مواد أشباه الموصلات واسعة النطاق (نيتريد الغاليوم، نيتريد الغاليوم الألومنيوم) الخيار الأفضل لهذا التطبيق الجديد. هذا النظام مصدر الضوء كل حالة الصلبة هي فعالة للغاية، صغيرة الحجم، ولها عمر طويل. انها مجرد رقاقة بحجم غطاء الإبهام ويمكن أن تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية أقوى من مصباح الزئبق. الغموض هنا يعتمد أساسا على الفرقة مباشرة الفجوة أشباه الموصلات المواد من III-نيتريد: عندما الإلكترونات في الفرقة التوصيل إعادة دمج مع ثقوب في الفرقة التكافؤ، يتم إنتاج الفوتونات. تعتمد طاقة الفوتون على فجوة النطاق للمواد ، حتى يتمكن العلماء من ضبط تكوين العنصر في المركب الترنيم لنيتريد الغاليوم الألومنيوم (AlGaN) لتحقيق أطوال موجية مختلفة من انبعاثات الضوء. ومع ذلك، فإنه ليس دائما بهذه البساطة لتحقيق انبعاثات الضوء عالية الكفاءة من المصابيح الأشعة فوق البنفسجية. وقد اكتشف العلماء أنه عندما الإلكترونات والثقوب إعادة دمج، لا يتم إنتاج الفوتونات دائما. وتسمى هذه الكفاءة الكفاءة الكمية الداخلية (IQE).
يختلف عن هيكل الأشعة فوق البنفسجية التقليدية LED، وسمك البئر المحتملة والحاجز المحتمل في طبقة الباعث للضوء من هذا النوع الجديد من الهيكل، وحسن الكم متعدد الطبقات (MQW)، ليست موحدة. وبمساعدة المجاهر الإلكترونية الإسقاطية عالية الدقة، تمكن الباحثون من تحليل هياكل آبار الكم لعدد قليل فقط من النانومترات على نطاق مجهري. وقد أظهرت الدراسات أن ذرات الغاليوم (Ga) سوف تتجمع على درج الركيزة ، مما يؤدي إلى تضييق نطاق الطاقة المحلية ، ومع نمو الفيلم ، ستمتد المناطق الغنية بالغا والغنية الذكاء الاصطناعي إلى LED DUV ، ويتم تشويه السطح وانحناءه في مساحة ثلاثية الأبعاد لتشكيل بنية بئر كمية متعددة ثلاثية الأبعاد. يطلق الباحثون على هذه الظاهرة الخاصة: الفصل التدريجي بين عناصر الذكاء الاصطناعي وGa وتوطين شركات النقل. تجدر الإشارة إلى أنه في نظام النيتريد الأزرق القائم على الغاليوم (lnGaN) القائم على الدييوم ، لا يمكن فهم ln و Ga بنسبة 100٪ ، مما يؤدي إلى مناطق غنية بال ln وغنية ب Ga داخل المواد ، مما يؤدي إلى حالة مترجمة وتعزيز التحميل. إعادة تركيب الإشعاع من التيارات. ولكن في نظام المواد AlGaN، نادرا ما ينظر إلى فصل المرحلة من آل وغا. واحدة من المعاني الهامة لهذا العمل هو لضبط مصطنع وضع نمو المواد، وتعزيز فصل المرحلة، وبالتالي تحسين كبير في خصائص انبعاث الضوء للجهاز.
وسيوفر هذا البحث أفكارا جديدة للبحث والتطوير في مصادر ضوء الأشعة فوق البنفسجية عالية الكفاءة. هذه الفكرة لا تتطلب ركائز منقوشة مكلفة وعمليات نمو معقدة فوق الضرائب. الاعتماد فقط على تعديل زاوية شطبة من الركيزة ومطابقة والاستفادة المثلى من معلمات النمو epitaxial، ومن المتوقع أن الخصائص المضيئة من المصابيح الأشعة فوق البنفسجية يمكن تحسينها إلى ارتفاع مماثل لتلك التي من المصابيح الزرقاء، ووضع تجربة للتطبيق على نطاق واسع من المصابيح الأشعة فوق البنفسجية العميقة عالية الطاقة. والأساس النظري.
