UVC LED是如何工作的

公司在探索UVC led时经常会问的一个问题消毒的应用程序与UVC led的工作原理有关。在本文中，我们将解释该技术是如何工作的。

led的一般原理

发光二极管(LED)是一种半导体器件，当电流通过它时，它就会发光。虽然非常纯净，无缺陷的半导体(所谓的，固有半导体)通常导电性很差，但可以在半导体中引入掺杂剂，使其与带负电的电子(n型半导体)或带正电的空穴(p型半导体)导电。

LED由p-n结组成，其中p型半导体被置于n型半导体之上。当施加正向偏置(或电压)时，n型区域的电子被推向p型区域，同样，p型材料中的空穴也被反方向推向n型材料(因为它们带正电)。在p型和n型材料之间的连接处，电子和空穴将重新组合，每一次重组事件将产生一个量子能量，这是发生重组的半导体的固有属性。

边注:在半导体的导带产生电子，在价带产生空穴。导带和价带之间的能量差称为带隙能，由半导体的键合特性决定。

辐射复合结果产生了一个光子，其能量和波长(这两者根据普朗克方程相互关联)由器件有源区域使用的材料的带隙决定。无辐射复合当电子和空穴复合释放的量子能量产生热而不是光光子时也会发生。这些非辐射重组事件(在直接带隙半导体中)涉及由缺陷引起的中间隙电子态。因为我们想要我们的led发光，而不是发热，我们想要增加辐射重组的比例相比非辐射重组。其中一种方法是在二极管的有源区引入载流子限制层和量子阱，试图增加在适当条件下进行重组的电子和空穴的浓度。

然而，另一个关键参数是减少在器件有源区域引起非辐射复合的缺陷的浓度。这就是为什么位错密度在光电子学中扮演如此重要的角色，因为它们是非辐射重组中心的主要来源。位错可以由许多因素引起，但要实现低密度，几乎总是需要用于使LED有源区域生长在晶格匹配衬底上的n型和p型层。否则，将引入位错作为适应晶格结构差异的一种方法。

因此，最大化LED效率意味着通过最小化位错密度来提高相对于非辐射复合率的辐射复合率。

短波紫外线发光二极管

紫外(UV) led在水处理、光数据存储、通信、生物试剂检测和聚合物固化等领域有着广泛的应用。UV光谱范围的UVC区是指波长在100 nm到280 nm之间。

消毒时，最佳波长为260nm ~ 270nm，波长越长杀菌效果呈指数下降。与传统使用的汞灯相比，UVC led具有相当大的优势，特别是它们不含有害物质，可以瞬间开关，没有循环限制，有更低的热量消耗，定向热提取，更耐用。

就UVC led而言，要实现短波长发射(260 nm至270 nm用于消毒)，需要更高的铝摩尔分数，这使得材料的生长和掺杂变得困难。传统上，iii -氮化物的块状晶格匹配基板并不容易获得，因此蓝宝石是最常用的基板。蓝宝石与UVC led的高al含量AlGaN结构存在较大的晶格不匹配，导致非辐射复合(缺陷)增加。这种效应似乎在较高的铝浓度下变得更糟，因此蓝宝石基UVC led往往在波长小于280nm处比铝基UVC led下降得更快，而两种技术的差异在UVB范围内似乎不那么显著，在较长的波长，由于需要更高浓度的Ga，与AlN的晶格不匹配更大。

在原生AlN基体上的赝形生长(即通过弹性压缩使其适应于AlN而不引入缺陷，从而容纳固有AlGaN较大的晶格参数)导致原子扁平、低缺陷层，峰值功率在265 nm，对应于最大杀菌吸收，同时也减少了由于光谱依赖性吸收强度而产生的不确定性影响。

Crystal IS开发了高质量的大块晶格匹配AlN衬底，允许更高的内部效率和更低的内部吸收。这些基材，用于制造Klaran短波紫外线发光二极管和产品，提供更高质量，更强大的led在波长杀菌范围内。