外国メディアの報道によると、米国のサウスカロライナ大学の科学者たちは、わずか5ミクロンのチップサイズと281nmの波長の世界最小かつ最も明るい深紫外線LEDを開発しました。これらのチップで構成されるUVC LEDアレイは、361W·cm-2の明るさを有する。
今世紀の初めに、サウスカロライナ大学の研究チームが小さなUV LED相互接続アレイを開発し始めたと報告されています。第1世代のUV LEDピクセルは直径25ミクロンで、10×10アレイを形成し、光出力電力を向上させ、超高信頼性を有し、電流輻輳を低減します。主に標準シリーズ抵抗と補助電流拡張に基づいています。
最近、研究チームは、熱インピーダンスと画素サイズが発光電力に及ぼす影響に焦点を当てて、深い紫外線光源についてこの構造を再び研究しました。
チームの広報担当リチャード・フロイド氏によると、深紫外線LEDのサイズを20ミクロン未満に縮小しても、ほとんどの生産工程の難易度は高まらず、特別な機器も必要とされません。例えば、研究チームは、すべてのリソグラフィステップで標準フォトレジストマスク(フォトレジストマスク)とカールサスMJB-3マスクアライナー(マスクアライナー)を使用しました。
しかし、ウエハ全体の均一性を確保するために、20ミクロン以下のフォトリソグラフィの露光と発達時間を最適化し、p極オームコンタクトのアニーリング条件を最適化しました。
研究チームは、直径15ミクロンの36ピクセルアレイ、直径10ミクロンの81ピクセル配列、直径15ミクロンの324ピクセルの3つの異なる配列構造を持つ直径90ミクロンの単一ピクセルLED参照物体を比較しました。5 ミクロンピクセルアレイの場合、ギャップはすべて 5 ミクロンです。
左: 5 ミクロンの相互接続されたピクセル配列 (ピクセル間のギャップは 5 ミクロン)
右: DC電流が60mAの場合の同じアレイ(画像ソース:サウスカロライナ大学)
オンウエハー測定法(500nsパルスと0.05%デューティサイクルを使用してデバイスの熱を最小限に抑える)を使用すると、アルミニウムヒートシンクを備えた単一の5ミクロン(直径)ピクセルが、駆動電流が10.2kA·cm-2時に2時に、上記のLED基準の30倍に達する可能性があることがわかりました。
3つの異なるアレイの研究結果は、熱低下を排除する優れた熱除去技術のおかげで、ピクセルサイズを小さくすることでパフォーマンスを向上させることができることを示しています。シングルチップリファレンスと比較すると、連続波モードでは直径5ミクロンの324ピクセルアレイの出力電力が5倍以上増加し、パルスモードでは出力電力を15倍以上に増やすことができます。
この研究結果を通じて、相互接続されたマイクロピクセルアレイの外部量子効率は、ピクセルサイズが縮小しても減少しないことがわかりました。したがって、研究者は、デバイスの性能に影響を与えることなく、より小さなサイズを開発できると確信しています。深い紫外線LED。
しかし、研究結果は、デバイスのサイズがさらに縮小するにつれて、熱インピーダンスはわずかに減少しますが、この指標のみが影響を受けることを示しています。
現在、サウスカロライナ大学の研究チームは、これらのピクセルを制御するために独立した電子を使用することを望んで、光抽出効率を高めるためのプロセス技術を研究しています。
この研究のブレークスルーは、高線量の深紫外線照射を必要とする用途において、水銀ランプとより良い競争を行うためにUVC LEDを促進するのに役立つと報告されています。結局のところ、マスク消毒などのいくつかのアプリケーションの場所では、水銀ランプの毒性は多くの懸念を引き起こしている。
現在のUVC LEDは、光電変換効率、コスト性能、寿命の面で水銀ランプに劣っていますが、技術の継続的なブレークスルーは、最終的には水銀ランプをUVC LEDに置き換えるプロセスを促進します。
