В письме, опубликованном в журнале ACS Photonics, исследователи сообщили о более элегантном методе изготовления высококачественных светодиодов глубокого ультрафиолета (UV-C), который включает в себя нанесение пленки нитрида алюминия галлия из полупроводникового сплава (AlGaN) на подложку из карбида кремния (SiC) - отход от более широко используемой сапфировой подложки.
По словам Цоллнера, использование карбида кремния в качестве подложки позволяет более эффективно и экономично выращивать высококачественный полупроводниковый материал UV-C, чем использование сапфира. Это, объяснил он, связано с тем, насколько близко соответствуют атомные структуры материалов.
«Как правило, чем структурно сходнее (с точки зрения атомной кристаллической структуры) подложка и пленка друг с другом, тем легче достичь высокого качества материала», — сказал он. Чем лучше качество, тем лучше эффективность и производительность светодиода. Сапфир отличается от структуры, и производство материала без дефектов и перекосов часто требует сложных дополнительных шагов. По словам Цоллнера, карбид кремния не идеально подходит, но он обеспечивает высокое качество без необходимости дорогостоящих дополнительных методов.
Кроме того, по словам Цольнера, карбид кремния намного дешевле, чем «идеальная» подложка из нитрида алюминия, что делает его более удобным для массового производства.
Портативная, быстродействующая дезинфекция воды была одним из основных применений, которые исследователи имели в виду, когда они разрабатывали свою светодиодную технологию UV-C; долговечность, надежность и малый форм-фактор диодов изменят правила игры в менее развитых районах мира, где чистая вода недоступна.
Появление пандемии COVID-19 добавило еще одно измерение. В то время как мир стремится найти вакцины, методы лечения и лекарства от этой болезни, дезинфекция, дезактивация и изоляция являются тем немногим оружием, которое у нас есть, чтобы защитить себя, и решения должны быть развернуты во всем мире. В дополнение к UV-C для целей санитарии воды, свет UV-C может быть интегрирован в системы, которые включаются, когда никого нет, сказал Золлнер.
«Это обеспечит недорогой, не содержащий химикатов и удобный способ дезинфекции общественных, торговых, личных и медицинских помещений», - сказал он.
На данный момент, однако, это игра терпения, поскольку Зольнер и его коллеги пережидают пандемию. Исследования в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре замедлились до ручейка, чтобы свести к минимуму контакт между людьми.
«Наши следующие шаги, как только исследовательская деятельность возобновится в UCSB, - это продолжение нашей работы по улучшению нашей платформы AlGaN / SiC для производства самых эффективных в мире излучателей света UV-C», - сказал он.
Другие участники исследования включают Бурхана К. Саифа Аддина (ведущий автор), Шуджи Накамура, Стивен. ДенБаарс, Джеймс С. Спек, Абдулла С. Альмогбель, Бастьен Бонеф, Майкл Иза и Фэн Ву, все из SSLEEC и / или Департамента материалов в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре.
