Yaqinda Xitoy Fan va Texnologiya Universiteti Mikroelektronika Maktabining Sun Haiding va Long Shibing tadqiqot guruhi UV -LEDli luminesans ishlashining muhim yutug'ida sapfir substratining burchak burchagi nazorat kvant qudug'idan foydalanish bo'yicha yutuqqa erishdi. tashuvchining uch o'lchovli qamoqqa olinishiga erishish.
Ultrabinafsha nurlar quyosh nurida energiyaning atigi 5 foizini tashkil etsa -da, ular inson hayotida keng qo'llaniladi. Hozirgi vaqtda ultrabinafsha nurlar suvni tozalash, nurni tozalash, sterilizatsiya qilish va dezinfektsiyalashda keng qo'llaniladi. An'anaviy ultrabinafsha nur manbalari, odatda, katta issiqlik ishlab chiqarish, yuqori quvvat sarfi, sekin javob berish, qisqa umr ko'rish va potentsial xavfsizlik xavfi kabi ko'plab nuqsonlarga ega bo'lgan ultrabinafsha nurlar hosil qilish uchun simob bug'lari chiqarilishining hayajonli holatidan foydalanadi. Yangi chuqur ultrabinafsha nur manbai an'anaviy simob chiroqqa nisbatan ko'p afzalliklarga ega bo'lgan yorug'lik chiqaruvchi diod (LED) tamoyilidan foydalanadi. Ular orasida eng muhim afzalligi shundaki, unda zaharli simob elementlari yo'q." Minamata konventsiyasi" bashorat qilishicha, 2020 yilda simob tarkibidagi ultrabinafsha lampalardan foydalanish butunlay taqiqlanadi. Shu sababli, yangi ekologik toza, yuqori rentabelli ultrabinafsha yorug'lik manbasini yaratish odamlar oldida turgan muhim muammoga aylandi.
Natijada, keng diapazonli yarimo'tkazgichli materiallarga (galyum nitrid, alyuminiy galyum nitrid) asoslangan chuqur ultrabinafsha nurli diodlar (UV-LED) bu yangi dastur uchun eng yaxshi tanlovga aylandi. Yorug'lik manbalaridan tashkil topgan bu tizim juda samarali, kichik o'lchamli va uzoq umr ko'radi. Bu shunchaki bosh barmog'i qopqog'i kattaligidagi chip va simob chiroqdan kuchliroq ultrabinafsha nurlar chiqarishi mumkin. Bu erda sir asosan III-nitridning to'g'ridan-to'g'ri diapazonli yarimo'tkazgichli materialiga bog'liq: o'tkazuvchanlik zonasidagi elektronlar valentlik diapazonidagi teshiklari bilan birlashganda fotonlar ishlab chiqariladi. Fotonning energiyasi materialning tasma oralig'iga bog'liq, shuning uchun olimlar yorug'lik to'lqinlarining turli uzunliklariga erishish uchun alyuminiy galyum nitridi (AlGaN) uchlamchi birikmasidagi elementlar tarkibini sozlashi mumkin. Biroq, UV-LEDlarning yuqori samarali nurlanishiga erishish har doim ham oson emas. Olimlar, elektronlar va teshiklar birlashganda, fotonlar har doim ham ishlab chiqilmasligini aniqladilar. Bu samaradorlikka ichki kvant samaradorligi (IQE) deyiladi.
An'anaviy UV-LEDli strukturadan farqli o'laroq, potentsial quduqning qalinligi va bu yangi turdagi strukturaning yorug'lik chiqaruvchi qatlamidagi potentsial to'siq, ko'p qatlamli kvant qudug'i (MQW) bir xil emas. Yuqori aniqlikdagi elektron proektsion mikroskoplar yordamida tadqiqotchilar mikroskopik shkalada faqat bir necha nanometrli kvant quduq tuzilmalarini tahlil qilishdi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, galyum (Ga) atomlari substrat zinapoyalarida to'planadi, bu esa mahalliy energiya diapazonining torayishiga olib keladi va plyonka o'sishi bilan Ga ga boy va AIga boy bo'lgan hududlar DUV diodli LEDgacha cho'ziladi. Sirt uch o'lchovli ko'p kvantli quduq tuzilishini hosil qilish uchun uch o'lchamli bo'shliqda buzilgan va egilgan. Tadqiqotchilar buni maxsus hodisa deb atashadi: AI va Ga elementlarining fazali ajralishi va tashuvchilarning lokalizatsiyasi. Shuni ta'kidlash joizki, indiy gallium nitrid (lnGaN) asosidagi ko'k LED tizimida ln va Ga 100% aralashmaydi, natijada material ichida l-ga boy va G ga boy bo'lgan hududlar paydo bo'ladi, natijada lokalizatsiya holati paydo bo'ladi. yuklanmoqda. Oqimlarning radiatsion rekombinatsiyasi. Ammo AlGaN moddiy tizimida Al va Ga ning fazali ajralishi kamdan -kam uchraydi. Bu ishning muhim ma'nolaridan biri-materialning o'sish rejimini sun'iy ravishda sozlash, fazalarni ajratishni rag'batlantirish va shu tariqa qurilmaning yorug'lik chiqaruvchi xususiyatlarini ancha yaxshilash.
Bu tadqiqot yuqori samarali barcha turdagi qattiq UV nurli manbalarini tadqiq qilish va rivojlantirish uchun yangi g'oyalarni taqdim etadi. Bu g'oya qimmat naqshli substratlarni va murakkab epitaksial o'sish jarayonlarini talab qilmaydi. Faqat substratning burchak burchagini sozlash va epitaksial o'sish parametrlarini moslashtirish va optimallashtirishga tayanib, UV -LEDlarning yorug'lik xususiyatlarini ko'k LEDlarnikiga o'xshash balandlikka ko'tarish kutilmoqda. yuqori quvvatli chuqur UV-LEDlarning keng ko'lamli qo'llanilishi. Va nazariy asos.
