一、鼎镓半导体:实现首张氮化镓六英寸深紫外LED外延的设计流片
嘉兴鼎镓半导体有限公司(简称“鼎镓半导体”)于2022年1月实现了首张6英寸高功率深紫外LED外延的结构设计和生长流片,完成了工艺和配方的量产调试,据称为鼎镓半导体单片100mW以上高功率深紫外灭菌芯片的规模量产打下了坚实的基础,将传统的50mW以上的单片高功率深紫外LED芯片的生产成本降低到原有价格的三分之一,同时将高功率固态半导体深紫外DUV激光器光源的研制生产变为了可能。
图1 鼎镓半导体六英寸氮化镓深紫外LED外延片
鼎镓半导体成立于2021年4月,注册资本1000万元,是一家以第三代半导体外延片、芯片设计制备及相关应用产品开发为主的企业,主要产品是以第三代半导体材料为主的GaN紫外光电半导体芯片(深紫外LED芯片)、深紫外探测器、氮化镓功率芯片等。
二、台亚半导体(日亚化学子公司):预计二季度量产6565 UVC-LED
由日亚化学提供UVC-LED芯片,台亚半导体(日亚化学旗下子公司,原光磊科技)提供封装,方向锁定在6565UVC-LED,产品功率以60-100mW为主的产品已完成开发,将持续优化UVC-LED封装产品设计。据台亚半导体表示,预计2022年第二季度量产出货,正式导入市场。
目前UVC-LED产品多导入在家电产品中,在消费者中接受程度日渐提高。据台亚半导体透露的资料显示,将持续开发多款不同光学功率效能的产品,主要集中在水杀菌及空气杀菌处理为主,适用于家电产品市场,产品目标锁定大陆市场。
三、日本科研团队:蓝宝石衬底上实现内量子效率为90%的多量子阱异质结构制造
山口大学、国立技术研究所和三重大学通过使用溅射和退火形成的模板最小化光猝灭位错,共同合作制造了内部量子效率为90%的多量子阱异质结构。 据了解,内部量子效率是通过在不同温度下进行光致发光测量得出的,并假设该效率在绝对零度时为 100%。该方法确定了通过溅射形成基底的样品的室温内量子效率值为 90%,而对照仅为 58%。通过考虑在一定激发密度范围内的内部量子效率,该团队在包含溅射模板的样品中发现了 10 K 的效率平台。这一特征表明,在低激发密度下,非辐射复合中心要么完全饱和,要么完全冻结。相比之下,在相同温度下,对照样品中的非辐射复合中心是活跃的。基于这一发现,研究人员得出结论,使用面对面退火的 AlN 模板会降低活性区域中非辐射复合中心的密度。
图2 EXCITATION POWER DENSITY(KW/cm²)
通过提高样品温度,团队成员确定内部量子效率在 400 K 时高达 66%,在 500 K 时高达 33%(见上图),并将如此高的值归因于 400 K 以下非辐射复合中心的微不足道的热激活。 之前建立在块状 AlN 基础上的器件具有出色的内部量子效率,但由于衬底成本高,因此整体产品成本很高。这一成功突破可以巩固商用深紫外LED的bang-per-buck增长。除了降低成本外,使用蓝宝石衬底制造此类发射器有助于工艺开发并提高可靠性。 目前该团队现在正计划制造和设计 LED 光提取结构,并优化量子阱结构。
四、BOLB与元旭半导体:战略合作开发高效率大功率铝镓氮深紫外杀毒芯片
元旭半导体与美国硅谷的国际深紫外LED专业公司、透明深紫外LED技术和专利的发明者—美国BOLB公司签订了《高效率大功率铝镓氮深紫外杀毒芯片》的合作开发战略协议,就高效率大功率铝镓氮深紫外LED模组的研发、应用产品的产业化等进行深入合作。
元旭半导体并于近日先后获批“潍坊市一企一技术中心”和“潍坊市新型微纳衬底芯片重点实验室”。
五、北京大学、松山湖材料实验室:王新强教授相关团队首次成功实现了4英寸表面平整无裂纹高性能UVC-LED外延片
北京大学王新强教授团队及其松山湖材料实验室第三代半导体团队深入合作,通过在高结晶质量HTA-AlN上设计引入3D-2D应力调制层,在以压应力为主的HTA-AlN表面外延制备了一层张应力的氮化铝过渡层,成功的兼容了压应力压制裂纹与张应力降低表面粗糙度的双重优点。该工作最终在前期团队制备的4英寸高质量HTA-AlN基础上首次成功实现了4英寸表面平整无裂纹高性能UVC-LED外延片。通过对外延片及所制备LED芯片的进一步性能测试,如图(c)-(g),4英寸UVC-LED外延片/芯片展现出了均匀性优异、高单色性、高发光功率等一系列优点。该工作为实现UVC-LED与传统蓝光LED工艺的无缝对接铺平了道路,能够降低制造成本从而推动了UVC-LED的普及。
图3 (a) 4英寸HTA-AlN模板上通过MOCVD制备的UVC-LED结构示意图;(b) UVC-LED在MQWs区域的HAADF-STEM图像;(c) 方块电阻分布图(单位:Ω/sq);(d) PL波长分布图(单位:nm)和(e)应变调制HTA-AlN模板上4英寸UVC-LED晶片的EL照片;(f) HTA-AlN模板上倒装UVC-LED芯片的EL发光谱和(g)输出功率曲线。
该工作受到了北京市卓越青年科学家计划、广东省基础与应用基础基金、国家自然科学基金的资助。
六、优炜芯:UVLEDTEK紫外消杀模块获消杀认证
武汉优炜芯UVLEDTEK紫外消杀模块经湖北省疾病预防控制中心检验检测研究所证实经UVLEDTEK紫外消杀模块(1颗灯珠)下5厘米处作用1分钟,新型冠状病毒能完全灭活,成为国内首个对新型冠状病毒( SARS-CoV-2 C德尔塔株)进行消杀认证的企业。
图4 优炜芯UVLEDTEK紫外消杀模块检测报告
此前,武汉优炜芯旗下的子公司湖北优炜芯紫外LED产业基地在湖北鄂州葛店开发区开工奠基!该项目总投资10亿元,其中一期建设用地50亩,计划投资5亿元,主要进行紫外LED产业芯片、紫外LED器件封装及紫外LED模组建设。该产业基地项目全部建成达产后,将实现量产半导体核心芯片、封装器件和模组。可实现芯片线产能年产10万片、器件封装产能年产225KK、模组年产60KK,年产值预计可达8亿元。”
七、中科潞安:山西省科技重大专项“氮化镓基高效深紫外LED芯片技术”实现技术突破 “晋芯守护”消杀品牌应用加速
中科潞安负责的山西省科技重大专项“氮化镓基高效深紫外LED芯片技术”项目完成了预期指标,取得关键技术突破。据了解,该项目主要是系统研究氮化铝模板材料的制备工艺,提出了高效P型掺杂新方法,突破了极化诱导掺杂、溅射退火氮化铝模板和基于芯片微纳结构的高效光提取等关键技术,深紫外LED芯片的出光效率大幅提升。经第三方检测,制备的深紫外LED灯珠发光波长小于275nm,内量子效率达到48.13%,光功率达到46.39mW,实现了深紫外LED芯片、灯珠及应用产品批量化生产和销售。
图5 中科潞安“晋芯守护”品牌消杀系列展品
据了解,公司旗下“晋芯守护”品牌深紫外LED杀菌消毒技术和产品均已取得省卫健委颁发的卫消证完成市场准入,已经在上海华鑫证券办公楼、郑州冷链物流监管仓库、山西中医药大学、长治市第三人民医院、长治公交集团、长治市高新区管委会办公楼、长治东站高铁站、长治机场新航站楼等不同的公共场所应用,涉及中央空调管网、室内空气、电梯按键、饮水净水装置、物流冷链包裹等消毒。此外,北京冬奥会期间,中科潞安供应了3台智能消毒机器人、8台包裹消毒机、15台空气消毒机,“晋芯守护”助力冬奥会疫情防控。