Według doniesień zagranicznych mediów, naukowcy z University of South Carolina w Stanach Zjednoczonych opracowali najmniejszą i najjaśniejszą na świecie diodę LED o głębokim ultrafiolecie o wielkości zaledwie 5 mikronów i długości fali 281 nm. Matryca UVC LED złożona z tych układów ma jasność 361W·cm-2.
Doniesiono, że na początku tego stulecia zespół badawczy University of South Carolina zaczął opracowywać małe matryce połączeń UV LED. Pierwsza generacja pikseli UV LED ma średnicę 25 mikronów i tworzy matrycę 10×10, która poprawia moc wyjściową światła, ma bardzo wysoką niezawodność i zmniejsza przeciążenie prądu. Opiera się głównie na standardowej rezystancji szeregowej i pomocniczym rozszerzaniu prądu.
Niedawno zespół ponownie zbadał tę strukturę dla źródła światła głębokiego ultrafioletu, koncentrując się na wpływie impedancji cieplnej i wielkości pikseli na moc emisji.
Według rzecznika zespołu Richarda Floyda, zmniejszenie rozmiaru diod LED o głębokim ultrafiolecie do mniej niż 20 mikronów nie zwiększy trudności większości etapów produkcji, ani nie wymaga specjalnego sprzętu. Na przykład zespół badawczy zastosował standardową maskę fotorezystu (Photoresist Masking) i Karl Suss MJB-3 mask aligner (Mask Aligner) we wszystkich etapach litografii.
Jednak w celu zapewnienia jednorodności całej płytki zespół badawczy zoptymalizował czas ekspozycji i rozwoju fotolitografii poniżej 20 mikronów oraz zoptymalizował warunki wyżarzania dla kontaktu omowego bieguna p.
Zespół badawczy porównał jednopikselowy obiekt referencyjny LED o średnicy 90 mikronów z trzema różnymi strukturami macierzy: 36 tablicami pikseli o średnicy 15 mikronów, 81 tablicami pikseli o średnicy 10 mikronów i 324 pikselami o średnicy 15 mikronów. W przypadku 5-mikronowej tablicy pikseli przerwy wynoszą 5 mikronów.
Po lewej: 5-mikronowa połączona tablica pikseli (odstęp między pikselami wynosi 5 mikronów)
Po prawej: Ta sama tablica, gdy prąd stały wynosi 60 mA (źródło zdjęcia: University of South Carolina)
Dzięki metodzie pomiaru na płytce (przy użyciu impulsu 500ns i 0,05% cyklu pracy w celu zminimalizowania ciepła urządzenia) stwierdzono, że pojedynczy piksel o średnicy 5 mikronów z aluminiowym radiatorem, gdy prąd napędowy wynosi 10,2 kA · cm - Na godzinie 2 szczytowa jasność może osiągnąć 291 W · cm-2, co stanowi 30 razy jasność wyżej wymienionego obiektu referencyjnego LED.
Wyniki badań trzech różnych macierzy pokazują, że dzięki doskonałej technologii odprowadzania ciepła, która eliminuje zwiotczenie termiczne, zmniejszenie rozmiaru piksela może poprawić wydajność. W porównaniu z jednoukładowym układem referencyjnym, moc wyjściowa macierzy 324 pikseli o średnicy 5 mikronów jest zwiększona ponad 5 razy w trybie fali ciągłej, a moc wyjściowa może być zwiększona ponad 15 razy w trybie impulsowym.
Dzięki tym badaniom zespół badawczy odkrył, że zewnętrzna wydajność kwantowa połączonej ze sobą macierzy mikropiksiksli nie zmniejszy się wraz ze zmniejszaniem się rozmiaru piksela. Dlatego naukowcy są przekonani, że mogą opracować mniejszy rozmiar bez wpływu na wydajność urządzenia. Głęboka dioda UV LED.
Należy jednak zauważyć, że wyniki badań pokazują również, że wraz z dalszym zmniejszeniem rozmiaru urządzenia impedancja termiczna nieznacznie spadnie, ale tylko ten wskaźnik zostanie naruszony.
Obecnie zespół badawczy University of South Carolina bada technologię procesową w celu zwiększenia wydajności ekstrakcji światła, mając nadzieję na wykorzystanie niezależnych elektronów do kontrolowania tych pikseli.
Doniesiono, że ten przełom badawczy pomoże promować diody LED UVC, aby lepiej konkurować z lampami rtęciowymi w zastosowaniach wymagających wysokich dawek głębokiego promieniowania ultrafioletowego. W końcu w niektórych miejscach zastosowań, takich jak dezynfekcja masek, toksyczność lamp rtęciowych spowodowała wiele obaw.
Chociaż obecne diody LED UVC są nadal gorsze od lamp rtęciowych pod względem wydajności konwersji fotoelektrycznej, wydajności kosztowej i żywotności, ciągłe przełomy w technologii ostatecznie wypromują proces zastępowania lamp rtęciowych diodami LED UVC.
