當前，新型冠狀病毒仍在持續，對產業及企業造成了一定程度的影響，也牽動著各行各業人們的心。在此形勢下，中國半導體照明網、極智頭條，在國家半導體照明工程研發及產業聯盟、第三代半導體產業技術創新戰略聯盟指導下，開啟疫情期間知識分享，幫助企業解答疑惑。助力我們LED照明企業和產業共克時艱！

本期，我們邀請到蘇州鎵敏光電科技有限公司技術總監周東帶來了“紫外光電探測技術與應用”的精彩主題分享，以下為主要內容： 

1.紫外光電探測器的市場預期

在全球光電傳感器市場中：紫外傳感器的市場份額雖然較可見光和紅外探測器的市場份額要小，但預計到2021年市場總額也達到27.4億美元，年增長率超過19%；基于紫外傳感器的應用產品市場要龐大很多，遍布在工業、環境、食品、電力和醫藥衛生各個領域，市場規模超過200億美金。

From “Global UV Sensors Market Research Report - Industry Analysis, Size,

Share, Growth, Trends And Forecast till 2025”

2.紫外消毒輻射劑量測量 

紫外線通過對微生物（細菌、病毒、芽孢等病原體）的輻射損傷和破壞核酸的功能，從而使微生物致死，達到消毒和滅菌的目的，滅活效果取決于紫外輻射劑量。紫外光源中有效紫外光輻射強度與輻射時間決定了物體接收到的紫外輻射劑量。

國家衛生部頒布的《消毒技術規范》第三3版第2分冊（紫外線消毒的效果監測）中明文規定：新出廠30W紫外線燈管在下方中央垂直1m處測定輻射強度應>90 mW/cm2方可使用；輻射強度低于70 mm/cm2的紫外線燈管及時更換。紫外線安全消毒，輻照強度監控必不可少。

3.空氣類：紫外消毒輻射強度測量 

空調、空氣凈化器等白色家電在經過長期使用后，其內部會附著大量的塵埃，在這些塵埃中會滋生大量的細菌和病毒。中國疾病預防控制中心通過檢測發現，空調散熱片的每平方厘米的細菌含量達288-1200cfu，霉菌含量達320-960cfu，最高數量可超過馬桶的60倍。

紫外消毒燈表面沾污后，嚴重影響有效紫外光的出射強度，紫外消毒將形同虛設。紫外消毒輻照強度監控必不可少。

4.飲用水：紫外消毒輻射劑量測量 

據世界衛生組織報告，目前全球有大約10億人缺乏安全的飲用水，每年有200萬以上人由于飲用沒有被充分消毒的水而死于腹瀉性疾病。紫外線滅菌具有無色無味無化學物質遺留的優點，在水處理和空氣凈化領域代替傳統的氯、臭氧殺菌技術已經成為發展趨勢。 但是，要想安全可靠地使用紫外線進行滅菌，必須使用紫外傳感器對紫外線輻射劑量進行監控。

根據美國給水工程協會（American Water Works Association）在2008年出版的“紫外水消毒手冊”，紫外水消毒系統必須安裝在線紫外強度監測探頭（on-line UV sensor）。

根據USEPA 2006要求：1. 紫外輻照強度要連續監測，并至少每4小時做一次記錄；2. 紫外傳感器至少要每月校準一次。

紫外消毒汞燈的有效出光效率可達到30%，UVC波段深紫外LED的外量子效率則比較低，EQE普遍在10%以下，商業化產品基本在1-3%。

紫外消毒光源存在問題：1．消毒燈輸出光功率會持續衰減；2．國產消毒燈實際使用壽命與技術指標有較大出入。

4.安全飲用水：在線水質檢測 

凈水器芯片能夠起到過濾水中有害物質，殺滅細菌，凈化水質的作用，注意定期更換凈水器的芯片，這樣才能保證良好的凈化效果。如果凈水器芯片長時間不更換，則會對水質造成二次污染。

傳統水質檢測技術主要是基于電化學分析或化學染色技術，不僅需要專人維護，而且存在廢液處理問題。這樣的系統價格昂貴，無法直接安裝在飲水機等家用終端設備上。隨著高性能紫外感光芯片的出現，基于紫外吸收光譜方法的水質在線檢測技術日益成熟。

中國的凈水器年銷量約為1500萬臺，且隨著人們健康意識的增強，凈水機市場呈現爆炸性增長。

5. 紫外固化過程工藝監控

紫外固化工藝在半導體芯片制程、現代化工、涂料和印刷行業具有舉足輕重的地位，已經觸及到普通人生活的各個層面，產業規模龐大。由于紫外固化過程必須保證精準，紫外輻射強度的在線監測已經成為產業發展趨勢。

目前紫外固化系統中，多采用獨立UV能量計定期對光強進行檢測；在線集成實時檢測紫外輻照強度尚未形成行業標配，具有巨大的市場空間和需求。

在紫外固化過程中，紫外光強度及劑量決定了最終的固化效果。紫外光能量需適中，紫外光能量不足時，容易造成無法完全固化；紫外光能量過量時；則會浪費能源，同時引起固化的負效應，如爆聚、反固化反應等等。

6.日照紫外線指數監控

據國際IFSA組織的市場研究報告，38%的受訪者希望未來智能手機上能夠集成日照紫外線指數傳感器，相應紫外探測器的市場需求及其龐大。三星Note手機、三星Gear S手環微軟手環上均已集成紫外傳感器。

根據世界衛生組織的統計數據，在美國皮膚癌的發病率接近20%，也就是說平均每5個人就有1人在其一生中會得一次皮膚癌，而且這個數字仍在逐年上升。 國際上每兩年召開“UV and Skin Cancer Prevention Conference”。

7.其他重要應用領域

二、第三代半導體紫外探測器

基于新型寬禁帶半導體材料（如: GaN、SiC）的紫外感光芯片具有顯著的潛在應用優勢，是世界各主要國家研發的重點。氧化鎵，金剛石，氮化硼等寬禁帶材料成熟度相對低。

基于SiC和GaN的常規結構紫外探測器已經實現產業化，被廣泛應用于環境監控、火焰探測、紫外固化和紫外消毒設備的輻照劑量監控等領域。

目前國際上，有多家氮化鎵和碳化硅紫外探測器相關企業，其中有以德國的sglux和ifw為代表的碳化硅基紫外探測器，韓國genicom為代表的氮化鎵紫外探測器。國內企業中，鎵敏光電是同時擁有氮化鎵和碳化硅紫外傳感技術的企業。

不同的應用領域對紫外探測器的性能指標有不同的要求。鎵敏光電的紫外傳感器已在諸多領域取得規模應用，應用領域覆蓋了不同紫外強度范圍，測量強度范圍跨越9個數量級。

三、紫外光電檢測市場存在問題

當前，紫外固化行業全球無統一標準，各紫外能量計測試數據各不相同。關于紫外光電檢測標準，不僅僅是在紫外固化行業存在此類現象，同樣在紫外消毒領域，各品牌的監測產品同樣測試標準差異較大，測試出來的數據相差也很多。

目前紫外光電檢測市場，存在著缺少統一光源及校準標準，不同品牌的紫外能量計、紫外檢測模塊及紫外探頭輸出數據各不相同的問題。

目前市場上常見的半導體紫外探測器，包括硅基紫外探測器和氮化鎵、碳化硅基寬禁帶半導體紫外探測器。常規Si探測器對可見光具有強烈響應，對紫外光無響應；紫外增強型Si探測器在UVC波段響應較低，此外，進行紫外光檢測時需使用UV濾光片。

基于第三代半導體的GaN和SiC紫外探測器，具有對可見光無響應的天然優勢，在進行紫外檢測時可不需要使用特定的紫外濾光片。GaN材料體系具有帶隙可調的優勢，GaN基紫外探測器波長范圍覆蓋紫外到近紫外波段。SiC基紫外探測器具有穩定性優、暗電流低等優點。

紫外探測器的響應度與波長密切相關，同一紫外探測器在不同波長紫光照射下，即使其紫外光源強度相同，探測器輸出信號也不會相同。因此，在紫外強度檢測應用中，如果離開波長只談波段其實并不科學。比如在紫外固化應用中，用于固化的365nm、385 nm、395 nm均屬于UVA的波段,但在進行紫外強度檢測時，從嚴格意義上講，應該結合具體波長來看。紫外光強檢測中，離開波長，只談波段并不科學，業界需達成共識，形成統一檢測標準。

關于蘇州鎵敏光電科技有限公司

公司創立于2019年，是由南京大學長江學者、留美歸國博士和南京大學團隊共同創辦的高新技術企業，專業研發和生產新一代的高靈敏度紫外探測器件與應用模塊，并提供與紫外探測相關的技術咨詢與服務。致力于研發和生產基于新型寬禁帶半導體材料的高性能紫外探測器。

目前，鎵敏光電同時擁有氮化鎵和碳化硅紫外探測技術，已建成完整的器件工藝線和高標準的器件檢測實驗室，已經推出了批量的氮化鎵和碳化硅紫外傳感芯片。同時。鎵敏光電還推出了多種應用于紫外水消毒以及紫外固化在線監測的各種傳統。傳感探頭可以滿足各類的需求。

問答環節

1.Si基探測器濾波片只有254nm的嗎？若是如此，測LED是否就測不準了呢？

周東：目前硅基探測器的濾光片不是只有254nm的，254nm的濾光片主要是針對消毒的，還有其他一些濾光片，比如說UVA和UVB的濾光片，這些都是存在的。如果是針對LED檢測，可以采用氮化鎵或者碳化硅材料體系的紫外探測器。如果一定要采用硅基探測器，那一定要配備相應的濾光片。

2.若是硅基探測器，每一個波長都需要一個濾波片，是否不能通用，比如270nm和280nm，兩種探測器就不能通用是嗎？

周東：目前有帶通濾光片，比如整個UVA、UVB或者UVC波段都是可以通過的。如果要測試270nm和280nm的濾光波長，可以配備這類濾光片，結合硅基探測器是可以同時測的。但測試出來的數據，需要根據具體波長進行具體的較準。

3.目前商用紫外光探測所用寬禁帶半導體材料還有其他選擇嗎？GaN SiC的優勢弊端有哪些呢？

周東：目前市場上較為成熟的，商業化的紫外探測器材料基本上就是氮化鎵和碳化硅材料體系。氮化鎵材料體系的一個優勢是帶隙可調，它的波長范圍可以覆蓋整個UV波段，從200納米一直到400納米都是可以覆蓋的。碳化硅材料體系的優勢是性能非常穩定，可靠性比較高，做出來的器件漏電流比較低。

4.Si基探測器或氮化鎵探測器，接收面尺寸有多大？

周東：目前市場上硅基紫外探測器及感光面積可達到平方厘米的數量級，氮化鎵紫外探測器的感光面積目前常用的是一平方毫米左右，也可以通過相應的定制，比如說可以定制到四平方毫米或者九平方毫米之類的。

5.鎵敏光電的氮化鎵、碳化硅兩種材料探測器的壽命以及價格、性價比差異性如何？

周東：目前鎵敏光電提供的氮化鎵和碳化硅探測器，其壽命都達到萬小時以上，并沒有發現明顯的衰退。氮化鎵得益于LED產業的快速發展，目前性價比、綜合成本相對較低，而碳化硅主要有材料的制約因素，目前相對成本要比較高。

6.現在工業上的紫外探測器，通過什么參數來衡量探測器的好壞？

周東：目前在工業上，紫外探測器可以通過兩個參數來進行衡量，一個是響應度，意味著探測器把光轉換成電的能力。另一個是探測器的暗電流，暗電流越低，那么器件的測試靈敏度就越高，精度也就越高。

7. 鎵敏光電的氮化鎵探測器更新換代快嗎，目前的發展趨勢是什么？

周東：目前鎵敏光電的氮化鎵探測器更新換代速度還是比較快的，目前主要是通過材料上的更新換代，通過兩英寸向四英寸外延片進行轉換。

8.紫外輻射通量測試項目，行業內有沒有主波長是253.7nm的標準燈？

周東：據了解，目前行業內并沒有主波長是253.7nm的標準燈。

9.鎵敏光電和國外品牌產品相比優勢明顯嗎，同等產品進口價格比大致范圍是怎樣的？

周東：鎵敏光電目前對比國外同類型產品，不僅在成本方面具有很大優勢，在本土化服務方面也是具有非常大的優勢。和國外同類型產品相比，鎵敏光電的器件性能達到甚至優于國外同類型產品。（文字根據直播內容編輯整理，略有刪減）