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15mw深紫外线发光二极管诞生

    25日,日本科学技术振兴机构与理化学研究所公布,他们的一个研究小组开发的波长为250nm的深紫外线发光二极管(LED)于世界上首次成功实现了15mw的高输出功率,电子注入效率提高了80%。这种深紫外线发光二极管比目前的同类设备最高输出功率高出7倍,其杀菌效果好、可高速分解二恶英等有害物质,已达到实用化水平。研究成果已于2月24日申请专利,论文预定发表在3月25日出版的《应用物理学快报》上。
    波长在220nm至350nm之间的高功率深紫外线发光二极管在杀菌、净水、医疗、高密度光纪录、高显色性LED照明以及高速分解处理公害物质等领域有广泛应用。迄今为止,深紫外线光源以准分子激光和各种倍频激光等气体和固体为媒介的紫外激光和气体灯为主流,但是存在体积大、寿命短、价格高的缺点,难以实际应用。而使用半导体的高亮度深紫外线LED和深紫外线LD,可以实现小型化,得到廉价、高效和长寿命的紫外光源,应用前景更加广阔。
    氮化铝镓材料被认为是最理想的深紫外线发光材料,研究小组通过降低氮化铝镓缓冲层脱位密度以及把作为电子块层的多量子屏障插入量子阱发光层的上部,实现了世界最高功率输出。该研究成果打破了以往深紫外线LED不可能实现高功效的认识,成功使紫外线输出功率达到实用水平。同时,多量子屏障不仅对紫外线发光元件,对已经实用的蓝色LED、绿色LD及LED、白色LED灯的效率的提高也有可能。
    在分解有机物、尘埃、二恶英等难分解性污染物质方面,用波长270nm至320nm带紫外光照射氧化钛等光催化剂的紫外线照射系统具有比较好的分解效果。而在杀菌方面,紫外线直接杀菌效率最高的是250nm至280nm附近的波长域。研究小组计划进一步提高波长250纳米至280纳米带的杀菌用深紫外线效率,直至实现波长220纳米至390纳米广域波长的高效化,并对深紫外线的高功率输出进行深入研究,以期将目前1.5%的效率提高至十位数百分点。

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