半导体照明是第三代半导体技术所实现的第一个突破口,如今LED发光技术的进步现已突破传统的照明概念,并已开拓、发展LED发光新技术领域。沿长波方向,已从蓝光拓宽到绿光、黄光、红光,发展“超越照明”,开拓在生物、农业、医疗、保健、航空、航天和通信等领域应用;沿短波方向,现已发展高效节能、环境友好、智能化的“紫光光源”,期望逐步取代电真空紫外光源,引领紫外技术的变革,开拓紫光应用广阔领域。
有数据显示,紫外线LED应用于光固化市场产值2021年将达1.95亿美元, 2020年紫外线LED光固化模组的渗透率将来到50~60%。紫外LED杀菌与净化应用的市场产值2021年将达2.57亿美元。应用的发展离不开技术的支撑,第三代半导体又将如何拥抱固态紫外市场?
11月15日-17日,2016中国(北京)跨国技术转移大会暨第三代半导体国际论坛(以下简称“跨国技术转移大会”)在北京国际会议中心举行,第十三届中国国际半导体照明论坛并与之同期同地举行。其中,11月17日上午举行的第三代半导体与固态紫外器件技术分会专家阵容强大,看点十足。
该分会主持人由中科院苏州纳米所研究员、博士生导师、纳米测试中心主任,苏州纳维科技有限公司董事长,中组部国家千人计划、国家杰出青年基金获得者徐科和中科院半导体研究所所长助理、研究员张韵及美国佐治亚理工学院教授Russell DUPUIS共同担任。
中国科学院半导体所研究员 王军喜
其中,来自中国科学院半导体所研究员王军喜在“采用微纳米制造技术的富铝氮化物基紫外发射器”报告。王军喜是中科院半导体所研究员,博士生导师,中国科学院半导体照明研发中心副主任,国家半导体照明研发及产业联盟副秘书长。于2003 年获得中国科学院半导体研究所工学博士学位,主要研究方向为半导体照明氮化镓外延芯片材料生长研究及新型LED器件应用研究。在国内外高质量学术期刊上发表研究论文百余篇。
他在报告中指出,富铝氮化物基紫外(UV)发射器应用广泛,包括给水消毒、皮肤病、生物代理检测和光刻。由于的AlN基板的供应量有限,紫外发射器大多生长在蓝宝石衬底上。然而,由于蓝宝石和富铝AlGaN层之间的晶格失配显著,紫外线发射器一直存在高穿线位错密度(TDD)。高TDD降低器件的内量子效率,也降低了紫外线发射器的效率。
此外在这份报告中,王军喜研究员还展示了采用不同微纳米加工技术的高性能富铝氮化基紫外激光器和紫外LED。采用侧向外延生长法,获得优化生长参数的高结晶质量AlN薄膜。厚无裂纹和高品质的氮化铝薄膜为开发高效的紫外发光二极管和激光二极管提供良好的基础。在低位错密度的ELOG-AlN模板上生长的Al(Ga)N多量子阱发现263.3 nm的受激发射和纳米图案化技术显著提高了深紫外LED性能。