據美國約翰斯·霍普金斯大學疫情實時監測系統顯示,截至美東時間4月20日下午6時,美國已至少有新冠病毒感染病例782159例,包括死亡病例41816例。面對來勢洶洶的新冠病毒,加州大學圣巴巴拉分校的固態照明和能源電子中心(SSLEEC)和成員公司正在加緊開發UV LED,以對抗病毒的威脅。
研究人員通過在碳化硅(SiC)襯底上沉積半導體合金AlGaN薄膜來制備更高質量的UV LED,這與目前廣泛使用的藍寶石襯底不同。
克里斯·佐爾納(Christian Zollner,從事該UV LED項目的博士生研究人員之一)表示,與藍寶石相比,使用碳化硅作為襯底能夠更有效地生長出高質量的UVC半導體材料,因為碳化硅的原子結構與與AlGaN的原子結構非常匹配。他說:“一般來說,襯底和薄膜的結構(原子晶體結構)越相似,就越容易獲得高質量的材料。質量越高,LED的效率和性能就越好。碳化硅并非完美的匹配材料,但它能使材料達到高質量,而不需要昂貴的額外方法。而且,它比“理想的”氮化鋁基板便宜,使其更適合大規模生產”。
研究人員最初設想他們的UVC LED在世界上清潔水稀缺的地區作為便攜式、快速作用的水消毒劑。COVID-19的蔓延促使他們考慮該技術作為病毒消毒劑和去污劑的潛力應用。Zollner說,除了用于水衛生目的UVC LED,UVC LED還可以集成到無人在場時開啟的系統中。
“一個主要的應用是在醫療情況下——個人防護設備的消毒,包括表面、地板、暖通空調系統等等。” Zollner說,他的工作集中在推進用于衛生和凈化目的的UV LED技術。他補充說,在醫療領域,UV-C消毒產品的小市場已經存在。
加州大學圣塔芭芭拉分校材料系教授Steve DenBaars正在監督該項目。他說,“我們就是這么做的。我們提高了燈的效率和功率。因此,隨著燈的效率和功率的增加,消毒所需的時間也隨之減少。在一個案例中,我看到他們能夠在30秒內對整個表面進行消毒——SSLEEC成員公司首爾半導體在4月初報道了他們的紫外線LED產品在在30秒內殺滅99.9%的新冠狀病毒。
研究人員希望他們更高效的UV LED可以幫助其他公司開發新技術來應對COVID-19。如果美國國立衛生研究院(National Institutes of Health)確認該技術可行,那么最終將可以在美國任何地方使用。
DenBaars說:“然后我們認為它最終將被用于個人防護裝備的消毒劑中,NIH最近已經證明了這一點。” “希望有一天空調也能這樣,因為眾所周知,飛機或公共汽車上的空氣目前尚未進行有效的消毒。”
含酒精的清潔劑會導致表面隨著時間的流逝而變質,這是保護設備的問題。但是UV LED并非如此,這可能會改變游戲規則。