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环亚平台第三代半导体固态紫外光源材料及器材关键技术

来源:http://www.360yptsh.com 编辑:www.ag88.com 时间:2018/10/12

  第三代半导体固态紫外光源材料及器材关键技术

  

第三代半导体资料首要包含氮化镓(Gallium Nitride, GaN)、碳化硅(Silicon Carbide, SiC)、氧化锌(Zinc Oxide, ZnO)、氮化铝(Aluminum Nitride, AlN)和金刚石等宽禁带半导体资料。与硅(Silicon, Si)、GaAs等半导体资料比较,第三代半导体资料禁带宽度大,具有击穿电场高、热导率高、电子饱满速率高级优胜性质。其间氮化物资料是第三代半导体资料中最引人瞩目的资料,尤其是GaN(氮化镓)基光电子器材在白光照明范畴十分成功。但是蓝光LED(发光二极管)的技能专利受制于欧美日等从事该职业较早的国家。因而处于展开初期的根据AlGaN(铝镓氮)资料的紫外LED成为打破专利独占的最佳范畴。别的,紫外LED也是现在氮化物技能展开和第三代资料技能展开的首要趋势,具有宽广的使用远景。

  

现在全球紫外光源商场规模约为4亿2700万美元,不过传统紫外汞灯依然占有商场主导地位。和汞灯比较,近年展开迅速的紫外光LED光源,被公认具有8大优势。一是体积小,在便携式、高集成度产品方面有巨大潜力。二是坚固耐用,LED比石英玻璃外壳的汞灯耐冲击,不易发作破损。三是动力功率高,与汞灯比较,紫外光LED能量消耗最多能够低70%。四是环保,紫外LED不含有害物质汞,经过ROHS认证。五是作业电压低,紫外LED作业电压仅3-5伏左右,和高压汞灯比较,既提高了安全性,也下降了驱动电路本钱。六是功率更易调理。七是散热体系要求低,进一步下降体系本钱。八是光学体系简略,更符合实际使用需求,紫外LED不需求外加透镜就能得到紧凑的光束角和均匀的光束图,然后下降本钱,增强体系可靠性。正因为这些优势,紫外LED技能正在成为固态紫外光源职业极具吸引力的挑选方案。

  

一起,与传统紫外光源汞蒸汽灯、准分子激光器比较,固态紫外光源具有细巧便携、绿色环保、波长易调谐、电压低、功耗小、可集成等许多长处,跟着技能的不断进步,必将成为未来紫外光源的干流。在信息光存储中,数据密度由读写的光源波长决议。深紫外激光二极管因为极短的波长,比较于根据蓝光激光器的蓝光存储(blue-ray)技能,有望可将信息容量提高数十倍。在生化剖析中,大多数生物分子含有的化学键在紫外光波段(270-350nm )有很强的光学共振,环亚平台,小型高效的紫外光源能够为生物勘探和光电子学之间供给桥梁,使生物光子学的使用成为可能,例如根据荧光的bioagent辨认等;光学检测也是研讨蛋白质结构极为有用的办法,光学激起色氨酸和酪氨酸这两种极为重要的氨基酸需求275 nm 紫外光源。深紫外LED 是抱负的新一代光源,商场潜力巨大,一起对智能制作和提高公民生活品质也将起到重要作用。

  

为了加快国内第三代半导体固态紫外光源的展开,国家科技部施行了要点研制方案专项,展开第三代半导体固态紫外光源资料及器材关键技能的研讨作业。该项目由中国科学院半导体研讨所牵头,集结了国内第三代半导体固态紫外光源范畴的优势研讨院所、高校及职业龙头和使用企业,会集专业技能力量对固态紫外光源进行技能攻关,以期在5-10年内追逐世界先进水平,一起赶快完成第三代半导体固态紫外光源的商场化使用,以商场促展开,带动国内第三代半导体固态紫外光源相关工业的展开。

  

中科院半导体所是国内最早展开氮化物资料研讨的单位之一,承当并出色完成了多项国家严重研讨使命。项目负责人“十一五”期间承当国家 863 前沿探究类课题“紫外 LED 用AlGaN资料生长研讨”,完成了国内首个波长短于 300nm 的深紫外 LED 器材毫瓦级光功率输出,研讨效果成为“十一五”863 方案新资料范畴研讨亮点,并取得“十一五”二期国家专项的进一步支撑,承当 863 课题“深紫外 LED 制备和使用技能研讨”,在根据AlN模板的 MOCVD 外延技能等方面取得了一系列效果,将深紫外 LED 功能提高近一倍。“十二五”承当国家 863 课题“深紫外 LED 外延生长及使用技能研讨”,效果经专家组判定到达国内抢先、世界先进水平。现在承当 863 课题“高铝组分氮化物资料制备技能研讨”,国内初次完成室温近紫外 377nm 和深紫外 288nm 半导体激光器光泵浦激射。

  

本项目与曾经的深紫外 LED 研讨课题一脉相承,并由前期的前沿技能探究阶段转向共性关键技能打破阶段。半导体所资料和器材归纳目标一向坚持国内最好水平,高 Al组分资料质量坐落世界最好水平;研制出国内第一支深紫外毫瓦级 LED 并始终坚持功率抢先;国内初次完成了GaN基蓝光激光器,初次完成室温近紫外 377nm 和深紫外 288nm的激光器光泵浦激射,坚持着紫光激光器的抢先优势;相关效果取得“国家技能创造二等奖”1 项,“国家科技进步二等奖”1 项,“北京市科技进步一等奖”1 项。为项目的顺畅施行供给了坚实的技能保证。

  

研讨组织Yole Development于2015年2月发布了最新的商场研讨报告,商场在2015年之后将打破安静开端加快增加,在2018年将呈现跨越式地增加,一起该组织以为驱动工业第一轮增加的首要因素是始于2012年的光固化使用,UV-LED替代汞灯的大趋势是这一轮增加的首要动力,而灭菌消毒及净化范畴的使用将成为工业增加的第二轮驱动力,这一轮增加将从2017年开端。在不远的将来,光催化、灭菌消毒都有可能生长为数百亿级的商场,而用于医治皮肤病的光疗则可能让UV-LED的使用体系成为千亿级的商场。

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