提升效率：紫外发光二极管(UVLED)的最新研究进展

“紫外发光二极管(UVLED)的研究进展与效率提升” 紫外发光二极管（UVLED）是近年来发展迅速的一种新型光源，因其在众多领域如杀菌消毒、光疗、光刻和UV光固化等应用中的环保、节能特性，正逐渐取代传统的汞灯。汞灯虽然广泛应用，但其高能耗、短寿命以及含汞的环境危害已不再被社会接受。随着《关于汞的水俣公约》的签订，无汞的UVLED成为未来的发展趋势。 UVLED的工作原理基于宽禁带半导体材料铝镓氮（AlGaN）量子阱的能级结构，通过调整铝含量，可以调控发出的紫外线波长，覆盖从210nm到360nm的范围。然而，UVLED的主要挑战在于其电光转换效率低下，尤其是当波长低于360nm时，效率显著下降。280nm的DUVLED效率通常不超过10%，远低于蓝光LED的高效率。 为提高UVLED的效率，研究者们提出了多种策略。这包括优化材料的晶体质量，减少外延层中的缺陷和位错，以降低非辐射复合；改进n型和p型掺杂技术，增强电流注入效率；设计新的器件结构以提高光提取和转化效率；以及开发新型的AlGaN基量子阱和势垒结构，以改善有源区的发光性能。 中国科学技术大学和华中科技大学的研究团队在这一领域做出了重要贡献，他们通过单片集成光电倍增转换器的新颖架构，成功提升了波长为280nm的DUVLED的电光转换效率至20%以上。这一突破性的进展不仅提高了器件的性能，也为UVLED在更广阔的应用领域铺平了道路。随着技术的不断进步，预计UVLED的市场规模将进一步扩大，从2019年的5亿美元有望增长至2023年的10亿美元以上。 未来的研究方向可能包括进一步提高UVLED的效率，优化材料生长技术，探索新的量子阱设计，以及开发适用于不同应用场景的定制化UVLED产品。这些努力将推动UVLED技术在环保、医疗、工业等多个领域实现更广泛的应用，同时也将有助于减少对环境有害的传统光源的依赖。