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科研进展 | “秒杀”新冠病毒,第三代半导体团队开发出高功率密度深紫外光源

发布时间(jian):2020/12/11 17:03:27   点击(ji):316

2020年初爆发(fa)并(bing)持续(xu)至今的(de)新冠(guan)肺炎(yan)病毒严重(zhong)影响了人(ren)类生产生活(huo)的(de)正(zheng)(zheng)常发(fa)展,现已感染(ran)数(shu)千万(wan)人(ren),夺去百万(wan)生命。在这场旷日持久的(de)战疫中,高效且(qie)快速的(de)杀(sha)菌技术正(zheng)(zheng)受到高度重(zhong)视与关注。在当今众多消毒方法(fa)中,深(shen)紫外光(guang)线消毒以其(qi)杀(sha)菌效果高效、无持续(xu)伤害等优点(dian)被广泛(fan)应用于各种消杀(sha)场景中。

与(yu)传(chuan)(chuan)统化学方法不同的是,深紫(zi)(zi)外(wai)(wai)线(UVC,200-280 nm)能(neng)够通过直接破(po)坏病毒遗传(chuan)(chuan)物质的方式实(shi)现(xian)快速、彻底杀菌(jun)。传(chuan)(chuan)统的深紫(zi)(zi)外(wai)(wai)光源多为低压(ya)汞灯(deng),对环(huan)境安全和(he)人体(ti)健康(kang)均存在潜在威(wei)胁(xie),而其易碎、体(ti)积大等缺(que)点又进一步限制了(le)应用(yong)场合。近年新兴的AlGaN基深紫(zi)(zi)外(wai)(wai)LED,凭借材料(liao)安全可(ke)靠、环(huan)保、易于实(shi)现(xian)小型化等优(you)点,在紫(zi)(zi)外(wai)(wai)杀菌(jun)领域一枝(zhi)独秀(xiu),展现(xian)了(le)极(ji)大的应用(yong)潜力。

深紫外(wai)LED在(zai)(zai)科学(xue)研究和商业(ye)化产(chan)品中已取(qu)得了(le)一(yi)(yi)定进展(zhan),但存在(zai)(zai)的(de)若干瓶颈问(wen)题直接(jie)导致其(qi)(qi)电光转化效率,相较于蓝光LED,依然具有(you)一(yi)(yi)定差距,并直接(jie)影响(xiang)其(qi)(qi)在(zai)(zai)杀(sha)菌(jun)消(xiao)毒领域(yu)的(de)进一(yi)(yi)步扩(kuo)展(zhan)。例如,深紫外(wai)LED“地(di)基”AlN模板的(de)晶(jing)体质量依然有(you)待提高,p型(xing)AlGaN空(kong)穴激活偏低等。

针对以上问(wen)题(ti),松山湖材料实验室第三代半导体材料与(yu)器件团队(dui)联合北京(jing)大学、中国医学科学院,自(zi)主(zhu)研发(fa)实现了(le)高功率密度的深紫外(wai)集成光源模(mo)组(zu),并成功验证光源对新(xin)型冠(guan)状病(bing)毒的超快速杀菌效果。


高性能UVC LED集成的高功(gong)率密(mi)度深(shen)紫外光源

高功(gong)率密度深紫外(wai)(wai)光源(yuan)研发(fa)工作覆盖上游(you)材料(liao)外(wai)(wai)延、中游(you)芯(xin)片(pian)设计(ji)制(zhi)备、下(xia)游(you)器件封装与模组(zu)组(zu)装全产(chan)业链范围,即:

· 在外(wai)(wai)延端基于纳米(mi)级图(tu)形化衬底和高(gao)温(wen)MOCVD技术,获(huo)得高(gao)晶体质量的(de)AlGaN基深紫外(wai)(wai)LED外(wai)(wai)延结构;

· 在(zai)中(zhong)游流片端通过设计电(dian)(dian)(dian)极结构与摸索(suo)电(dian)(dian)(dian)极工艺实现高电(dian)(dian)(dian)流注(zhu)入效(xiao)率(lv)(lv)与高出光效(xiao)率(lv)(lv);

· 在下游通(tong)过优(you)化封(feng)装工(gong)艺与电路设(she)计,实(shi)现寿命长且稳定性优(you)异的高(gao)功率杀菌模组。

通过(guo)与中国医学科(ke)学院BSL-3级实验室(shi)的紧(jin)密合(he)作,团队(dui)首次实现(xian)了1秒内对新型冠状(zhuang)病毒高于99.99%的瞬间杀灭。

该结果充分显现了AlGaN基(ji)深紫(zi)外LED在对抗新(xin)冠病毒中的巨大应用潜力,为(wei)未来的紫(zi)外杀毒研究(jiu)提供了重要参(can)考。


深紫外集成光源在1秒内杀灭新冠病毒实验结果

来源: 科技抗疫