插入超晶格结构，长春、武汉团队联手紫外LED有新进展
行家说UV 导读：
据了解，基于AlGaN的深紫外LED通常在AlN/蓝宝石模板上异质外延生长。过去二十年里，通过各种方法获得了高质量AlN/蓝宝石模板，其中高温退火方法由于其简单、高效和稳定性，可能是最有前途的工业应用。
然而，高温热退火AlN/蓝宝石模板通常表现出较强的压缩应力，这会显着影响上部AlGaN的质量。一方面，强压应力可以诱导S-K生长模式，导致三维岛结构，产生高密度的螺纹位错和粗糙表面。另一方面，强压应力会引起牵引效应，导致成分不均匀和低p掺杂效率。此外，强压应力很可能会在制造过程中使器件退化。因此，在强压应力AlN/蓝宝石模板上外延器件，强压应力的弛豫是必要的。
针对上述问题，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所黎大兵、孙晓娟研究团队与武汉大学病毒学国家重点实验室徐可研究团队合作，进行了强压应力AlN/蓝宝石模板衬底上外延AlGaN基深紫外LED的应力工程、器件制备，以及器件对人类呼吸道RNA病毒消杀效率的研究。
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研究发现，通过在强压应力AlN/蓝宝石衬底与AlGaN外延层之间插入超晶格结构，能有效缓解衬底对外延层的强压应力，使得AlGaN外延层位错密度相比直接外延方式降低一个数量级以上，并且具有原子级平整的表面，可以显着提升外延LED界面质量。基于该方法，研究团队制备了具有256nm、265 nm和278 nm等不同峰值波长的AlGaN基深紫外LED，对应光功率在100 mA下达到6.8 mW，9.6 mW和12.5 mW。
同时，研究团队在相同的光功率密度（0.8 mW/cm²）下，对不同波长对人类呼吸道RNA病毒SARS-CoV-2、IAV和人类副流感病毒（HPIV）的消杀效果进行了研究。结果表明，当病毒浓度为3.8×105PFU/mL时，所有波长LED在60秒内均能100%消杀SARS-CoV-2和IAV。其中，256 nm-LED更是能在10秒时间内100%消杀SARS-CoV-2和IAV，展现出相比长波长LED更高的消杀效率。
此外，更高病毒浓度和不同病毒附着表面环境下，256 nm-LED同样展现出极好的消杀效果。这些结果将有助于深紫外LED以更加便携、环保、广谱、高效的方式进行病毒消毒。
来源：光电期刊、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
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