研究发现及技术进展盘点：2020年国内外UVLED研究发现及技术进展

材料深一度|研究发现及技术进展盘点：2020年国内外UV LED研究发现及技术进展

2020年国内外紫外LED研究发现及技术进展

1.武汉大学：研究发现蓝宝石衬底上生长高质量AIN薄膜的方法

一季度，武汉大学研究者开发出了在蓝宝石衬底上生长高质量AIN（氮化铝）薄膜的方法。研究者特意设计了一种生长改性工艺，将空隙引入AIN薄膜中以过滤位错和释放应力，可在平坦的蓝宝石衬底上生长出几乎无应力的AIN薄膜。此方法在推进AlGaN基UVC LED商用化方面的潜力巨大。

2.诚联恺达：新推UVC LED封装共晶炉

在UVC LED封装环节，大功率散热问题、焊接空洞率等一直与产品不良率和生产效率息息相关。二季度，诚联恺达推出新一代LED UVC封装共晶炉，该设备可以提高芯片导热系数，解决大功率LED封装芯片散热问题，降低焊接空洞率（可低至3%），同时降低产品不良率，提高生产效率，并最终提升灯珠使用性能及寿命。在国内外从事有关真空／可控气氛共晶炉的批量研制生产企业中北京诚联恺达是鲜有的自行设计研制多功能真空封装工艺设备企业。

3.Seoul Viosys、Crystal IS、丰田合成等：紫外线对新型冠状病毒的作用得到验证

4月份，首尔伟傲世（SeoulViosys）与韩国高丽大学（KoreaUniversity）的研究团队采用正在量产的Violeds化合物半导体技术进行了测试，成功在30秒内杀死99.9%的新型冠状病毒。

6月份，德国UV技术开发商好乐集团（Dr.H?nle）在法兰克福大学医学院的病毒学研究所中开展相关研究。研究结果表明其UV单元能够在数秒内杀死冠状病毒，杀菌率达99.99%，且无论是UVC气体放电灯还是UV LED，这一结果均适用。日本宫崎大学则与日机装合作研究了UVC LED的杀菌效果，研究员采用日机装的UVC LED照射含有新型冠状病毒的液体30秒，三天后发现新型冠状病毒的传染力降低了99.9%以上。

7月份，丰田合成（ToyodaGosei）宣布推出UVC LED模块，适用于水杀菌、空气杀菌和表面杀菌等场景，官宣最新开展的实验证实其UVC LED模块可在5秒内可杀灭99.999%的新冠病毒。同时，首尔伟傲世与高丽大学对Violeds技术联合实验的详情给出了UVC LED杀菌的实验数据，实验结果表明：405nm无法杀菌、365nm有杀菌效果但持续时间长；UVC实验：30秒内杀灭新冠病毒COVID-19。

8月份，Stanley宣布已经确认Stanley电气265 nm波长UVC LED对于灭活SARS-CoV-2非常有效。宣布之后，与山口大学合作进行评估测试结果，关于三种波长（254nm，265nm和280nm）灭活SARS-CoV-2的有效性，确认254nm和265nm波长的效率是280nm波长的1.8倍。

三季度，日本旭化成旗下Crystal IS与波斯顿大学（Boston University）的国家新发传染病实验室（NEIDL）开展的一项研究证明Crystal IS的Klaran系列UVC LED可在数秒内有效灭活新型冠状病毒。本次研究的目的在于了解新冠病毒在Klaran系列UVC LED（260-270nm）波长范围内以及不同剂量条件下的反应。研究员使用Klaran UVC LED阵列照射存留着新冠病毒的表面，接着再使用剂量为5mJ/cm2的UVC LED重复测试，峰值波长是Klaran UVC LED产品波长规格的两端，即260nm和270nm。结果表明，在测试波长范围内，杀菌消毒有效性相似。NEIDL由此得出结论：在关键杀菌消毒波长范围内，低剂量的UVC可在数秒内有效灭活新冠病毒。

12月份，韩国公司POINTENGINEERING依赖韩国全北大学研究院进行新型冠状病毒实验，结果表明该公司275nm波段的UVC LED灯珠具有99.9%的杀菌能力，特别是其9090尺寸250mW光功率的产品在短短2秒可以达到99.9%的杀菌效果，有效灭活新冠病毒。

12月份最新消息，韩国测试实验室(KTL)的测试结果证明，装有SeoulViosys紫外线LEDVioleds模块的空调和供暖系统可杀灭99%的空气传播病毒。测试结果显示：装有Violeds模块的空调和供暖系统可在30分钟内杀灭60立方米房间中99%的空气传播病毒。测试所用病毒是噬菌体PhiX174，其紫外线C剂量接近SARS-CoV-2（冠状病毒2）。

4.德国研究所、柏林工业大学、哥伦比亚大学：特定波长UV LED对人体安全

二季度，德国研究所（Ferdinand-Braun-Institut，FBH）以及柏林工业大学（TechnischeUniversitat Berlin，TUB）开发了对皮肤安全的UV LED。这项研究成果尚未商用化，但将会在德国医疗机构中心进行测试。FBH表示，这款远紫外线LED波长约230nm，输出功率超过1mW，由于吸收率高，UV LED光线不会穿透皮肤真皮层，因此预测其不会伤害皮肤，或者伤害程度小到皮肤自然修复机制能够弥补这种影响。

哥伦比亚大学放射学研究中心的研究团队开展关于远UVC光的实验，据研究员介绍，远UVC波长为222nm，对人体安全，但仍能杀灭病毒。研究中心的负责人DavidBrenner表示，波长为222nm的远UVC无法穿透皮肤表面或眼睛，这代表其可以用于污染风险很高的封闭和拥挤空间，并有巨大潜力在当下新型冠状肺炎疫情期间派上用场。事实上，目前业界对于UVC光可以杀灭冠状病毒以及波长为222nm的UVC光对人体无害的说法仍有许多争议。各界对此关注度很高，也期待会有更多更详细的研究来证明这些结果。

科罗拉多州立大学(CSU)研究者使用现有技术证明了将冠状病毒暴露在核黄素和紫外线下能够减少血浆和全血制品中的新型冠状病毒病原体。在本次研究中，研究团队将被检测的血液暴露在Mirasol病原体减少技术(PRT)系统后，消灭了大量的病毒，并且在此过程后没有检测到病毒。研究者称，该研究已找到在血液中杀灭新型冠状病毒的方法，但关于新型冠状病毒是否可以通过输血传播，目前尚不清楚。现阶段，CSU研究者正在研究新型冠状病毒是否能够通过血液传播，并表示希望很快就能够回答这个问题。研究者还表示，这项研究也可能有助于治疗艾滋病等其他血液传播疾病。

5. Nitride Semiconductors：首款用于半导体制程曝光系统的UV LED

二季度，日本NitrideSemiconductors已开发出一款波长为365nm的UV LED芯片，并宣称是首个用于半导体和PCB制程曝光系统的紫外光源。NitrideSemiconductors表示，波长为365nm的新型NS365L-9RXTUV LED芯片具有效率高、节能且寿命长等特点，在正向电流If为3A，正向电压Vf为4.6V的条件下，紫外输出功率为3.2W。同时，这款UV LED结构非常紧凑，尺寸为9mm(长)x 9mm(宽)x 8.5mm(高)，因此安装密度更高。新型UV LED还具有适用于半导体曝光的窄发光角。通常情况下，半导体制程为实现精准曝光，需要使用平行光。然而，由于UV LED光源发光角比较宽（约120°），用于曝光所获的光量往往不足。因此，通过结合深度反射镜与高透光率透镜，该公司实现了小于或等于15°的发光角。这表明UV LED有可能直接替换传统曝光系统所用的UV光源，无需购买新的UV LED曝光系统。

6.宾夕法尼亚州立大学等高校：新型透明导体材料有望实现高性能UV LED

二季度，美国宾夕法尼亚州立大学、美国明尼苏达大学以及日本东京大学和日本东北大学共同研究发现一种发射UV光的新型透明导体材料，或可解决目前UV LED技术效率低的问题。现阶段，UV LED已被用于杀菌消毒，但受限于光效低、成本高等问题，UV LED仍未大规模商用化。科学家和业内人士仍在继续研究提高UV LED性能的方法，以提供足够的紫外光剂量，有效减少病毒。使用合适的材料对于提高UV LED性能来说非常关键，宾夕法尼亚州立大学和明尼苏达大学研究团队认为，最近发现的新型透明导体材料可能是解决UV LED效率低的方法，理论测试结果指向了铌酸锶材料。于是，他们与日本大学研究者进一步合作，以获得铌酸锶材料并使用溅射法生长薄膜，进而测试铌酸锶薄膜作为UV透明导体材料的性能。研究团队指出，本次研究有望以低成本将这种新型材料集成于UV LED中，并实现高质量。

7.国星光电：国内首款微安级DUV光电检测管

7月份，国星光电推出微安级UV LED感测产品，可用于检测UVC LED的辐射通量与工作状态，为UV LED产品检测和品质把控提供优质的解决方案。其特点在于：采用全新感应材料，拥有超强灵敏度，可检测230nm的深紫外线，在4μW/cm2紫外线能量辐射时检测管可输出20μA光电流，灵敏度远高于市面上其它检测产品的20倍；采用无机工艺封装，在长时间UVC波长能量的辐射下，材料能稳定持续工作；具有高感度、高耐崩压、电路设计简便等特点，可广泛应用于日照紫外线指数监控、紫外消毒辐射剂量测量、在线水质监控、紫外火灾报警器等领域。

国星光电微安级DUV感测产品

8.中微公司：推出全新深紫外MOCVD设备

7月底，中微半导体设备（上海）股份有限公司宣布推出PrismoHiT3? MOCVD设备，主要用于UVC LED量产。中微Prismo系列MOCVD设备目前已进入全球大多数领先的蓝绿光LED制造商，此次推出的PrismoHiT3?是中微Prismo系列MOCVD设备的最新产品。该设备是适用于高质量氮化铝和高铝组分材料生长的关键设备，反应腔最高温度可达1400度，具有优异的工艺重复性、均匀性和低缺陷率。该设备同时也为高产量而设计，单炉可生长18片2英寸外延晶片，并可延伸到生长4英寸晶片。

9.日本东北大学：光通信领域UVCLED或许能取代传统LED

三季度，日本东北大学的研究人员提出了使用UVC LED提升光无线通信LiFi的方法（无线光通信LiFi是短距离数据传输速率的一种方法），并在7月22日将研究成果发表于《应用物理快报》。研究人员在蓝宝石模板上制作了UVC LED，并测量了它们的传输速度。他们发现，UVC LED比传统的LED体积更小，通信速度更快。Kojima表示：这种速度的机制在于单个UVC LED是由许多小型LED集成的阵列，小型LED的集成有助于提升光通信技术的功率和速度。LiFi是应用于5G的候选技术之一，希望能在5G无线网络中使用UVC LED，以弥补LiFi技术的弱点，削弱太阳光对LiFi功能的干扰。

10.芬兰Picosun公司：UVC LED芯片钝化技术，提升可靠性和寿命

三季度，芬兰Picosun公司宣布，通过使用PicosunALD设备沉积钝化膜和阻挡膜，在客户和合作伙伴站点（中国台湾国立交通大学）获得了UVC LED的出色可靠性和使用寿命的改善。ALD钝化层可以潜在地取代昂贵的LED密封包装，从而降低最终设备的成本。为了达到最大的光输出和较长的使用寿命，LED芯片需要进行表面钝化处理，以消除由缺陷引发的寄生电流。由于LED材料对湿气敏感，因此通常也需要阻隔涂层。ALD是制造钝化膜和阻挡膜的理想技术-当LED尺寸减小到微米尺寸时，ALD是唯一能够以所需的微小规模生产足够高质量的膜的涂覆方法。超薄，无针孔的ALD膜不会抑制LED的光强度，它们可提供针对环境条件的可靠保护，而其出色的保形性则可确保LED芯片小平面之间的厚度不会发生变化。目前，Picosun的?ALD加工工具在日常生产中使用，在世界各地的几个主导产业和高层次科研机构。

11. Phoseon Technology：推出最新365nm UV LED固化系统

10月份，总部位于俄勒冈州的PhoseonTechnology已为其FireJetONE系列推出了功能强大的新型365nm风冷固化灯。365nm12W /cm2UV LED灯主要用于胶粘剂，喷墨和丝网印刷市场。PhoseonTechnology的技术营销工程师SimonReissmann说：“该产品使剂量增加了一倍，生产速度提高了一倍”、“持续的高辐照度和功率，均匀的输出和灵活的缩放比例相结合，使客户能够在需要小尺寸和超大功率的环境中实施高性能LED固化”。

来源：材料深一度