相比于傳統紫外光源，氮化物紫外光源具有綠色環(huán)保、小巧便攜、易于集成、壽命長等優(yōu)點。紫外線消殺的應用非常廣泛，除了傳統應用場景，也有巨大的新興增量市場。紫外線能將細菌的DNA或RNA基因鏈打碎，使其不可復制，從而達到殺菌目的。深紫外線消毒屬于物理消殺方式，不受溫度、濃度、活性等化學平衡條件影響，且無毒、無汞、無殘留、無異味，特別適合空氣、水、食品、物體表面和人體殺菌。隨著《水俁公約》頒布實施以及健康環(huán)保需求提升，亟須綠色環(huán)保的新型紫外光源。
中科潞安作為集核心裝備、核心材料、芯片制造、封裝應用于一體的全產業(yè)鏈生態(tài)垂直整合型深紫外LED企業(yè)，中國科學院半導體研究所研究員/博士生導師、山西中科潞安紫外光電技術有限公司總經理閆建昌出席第八屆國際第三代半導體論壇（IFWS）&第十九屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA），并在“UV LED創(chuàng)新應用峰會“上，分享了大功率深紫外LED產業(yè)化關鍵技術探討專題報告。
氮化物半導體是實現紫外發(fā)光器件的優(yōu)選材料，報告指出大功率深紫外LED電光轉換效率（WPE）普遍＜5%，嚴重制約了深紫外 LED 的應用與推廣。面臨著深紫外LED性能提升需要攻克從核心材料、芯片工藝到器件封裝的系列問題，材料質量方面，外延層的位錯密度高，紫外LED的內量子效率指數下降；光吸收和歐姆電極問題；封裝導致的光提取和可靠性問題等技術挑戰(zhàn)。報告詳細分享了NPSS外延、應力控制、高溫退火AlN模板、高質量AlGaN外延、透明p型層、高反射電極、光提取、壽命、集成封裝、芯片性能等技術進展與成果。
其中，應力控制方面，高溫/高壓下采用氫氣原位刻蝕技術在襯底表面形成空洞，釋放外延應力，減少外延片翹曲。高溫/高壓下采用氫氣原位刻蝕技術在襯底表面形成空洞，釋放外延應力，在整個外延生長過程中翹曲基本不上升，控制生長應力，使得量子阱處于無應力狀態(tài)生長（翹曲接近0）。
濺射+高溫退火制作AlN模板方面，濺射提供原子空位，使得位錯在高溫退火過程中實現快速攀移并湮滅，最終可以在較低厚度下獲得高質量AlN模板。
SiH4預處理技術，在生長AlGaN之前預通SiH4可促進AlGaN的3D生長，并加快3D to 2D的生長模式轉變及表面合并，獲得平整的高質量nAlGaN薄膜。
高反射電極方面，基于透明導電電極的反射方案，光提取效率提升5-10%。光提取方面，n型粗化方案可有效提高光提取效率，降低工作電壓。光學結構設計降低界面損耗增加出光。UVC LED芯片常溫老化外推壽命~3萬小時。報告指出，深紫外LED的性能水平影響了其應用與推廣。高性能、大尺寸是深紫外LED產業(yè)的技術發(fā)展趨勢。
嘉賓簡介
閆建昌，中國科學院半導體研究所研究員/博士生導師、山西中科潞安紫外光電技術有限公司總經理。長期從事氮化物半導體材料和器件研究，尤其專注于氮化鎵半導體紫外發(fā)光二極管（UVLED）領域十余年，負責國家863計劃、自然科學基金、重點研發(fā)計劃等多項國家級科研項目，取得了具有國際影響力的研究成果。與美國、日本、歐洲等多國的領域著名研究機構開展了學術交流合作，并與產業(yè)界建立了良好的互動合作關系。
主持承擔國家863課題“深紫外LED外延生長及應用技術研究”，國際上首次在納米圖形藍寶石襯底(NPSS)上MOCVD外延出高質量AlN材料，材料質量為國際最好水平之一，研制出首支基NPSS的深紫外LED。主持自然科學基金項目“AlGaN基紫外激光二極管研究”，成功實現了國內首個UV-B和UV-C深紫外波段氮化物半導體量子結構的室溫受激發(fā)射。發(fā)表學術論文五十余篇，申請國家發(fā)明專利三十多項。獲中科院成果鑒定兩項，2012年度北京市科學技術獎一等獎、2015年度國家科學技術進步獎二等獎。
企業(yè)簡介
中科潞安成立于2018年4月，注冊資本4.13億元，位于長治高新區(qū)漳澤新型工業(yè)園區(qū)，是集核心裝備、核心材料、芯片制造、封裝應用于一體的全產業(yè)鏈生態(tài)垂直整合型深紫外LED企業(yè)。產品涉及紫外LED模組，涵蓋表面殺菌、水殺菌、空氣殺菌等全場景殺菌解決方案；配套模組產品，涵蓋紫外LED燈珠，涵蓋低、中、高、超高功率半無機封裝、全無機封裝燈珠產品；紫外LED芯片，波長涵蓋UVA、UVB、UVC等全部紫外波段；紫外LED外延片，波長涵蓋UVA、UVB、UVC等全部紫外波段；冷鏈物流快遞消毒設備等工程應用產品；電梯扶手、電梯轎廂消毒等工程應用整體解決方案；醫(yī)用空氣消毒系列產品及醫(yī)用空氣消毒解決方案；母嬰、商旅、家居系列等智能化民用衛(wèi)生健康消費產品。
