Remiantis užsienio žiniasklaidos pranešimais, Pietų Karolinos universiteto Jungtinėse Amerikos Valstijose mokslininkai sukūrė mažiausią ir ryškiausią pasaulyje giliavandenį LED, kurio lusto dydis yra tik 5 mikronai, o bangos ilgis - 281nm. UVC LED masyvas, sudarytas iš šių lustų, yra 361W·cm-2 ryškumas.
Pranešama, kad šio amžiaus pradžioje Pietų Karolinos universiteto mokslininkų grupė pradėjo kurti mažas UV LED jungiamąsias matricas. Pirmosios kartos UV LED pikselių skersmuo yra 25 mikronai ir sudaro 10 ×10 masyvą, kuris pagerina šviesos išėjimo galią, turi itin didelį patikimumą ir sumažina srovės perkrovą. Jis daugiausia grindžiamas standartiniu serijos atsparumu ir pagalbiniu srovės plėtimu.
Neseniai komanda vėl ištyrė šią gilios ultravioletinės šviesos šaltinio struktūrą, sutelkdama dėmesį į šiluminės kliūtį ir pikselių dydį išmetamųjų teršalų galiai.
Pasak komandos atstovo spaudai Richard Floyd, sumažinus giliavandenių šviesos diodų dydį iki mažiau nei 20 mikronų, nepadidės daugumos gamybos etapų sunkumas, taip pat nereikės specialios įrangos. Pavyzdžiui, tyrėjų grupė visuose litografijos etapuose naudojo standartinę fotorezistinę kaukę (Photoresist Masking) ir Karl Suss MJB-3 kaukių derintuvą (Mask Aligner).
Tačiau, siekiant užtikrinti viso plokštelių vienodumą, mokslininkų grupė optimizavo fotolitografijos ekspozicijos ir vystymosi laiką žemiau 20 mikronų ir optimizavo p-pole ohmic kontakto atkaitinimo sąlygas.
Tyrėjų grupė palygino vieno pikselio LED atskaitos objektą, kurio skersmuo yra 90 mikronų, su trimis skirtingomis masyvo struktūromis: 36 pikselių masyvais, kurių skersmuo yra 15 mikronų, 81 pikselių masyvu, kurio skersmuo yra 10 mikronų, ir 324 pikseliais, kurių skersmuo yra 15 mikronų. 5 mikronų pikselių masyvui visi tarpai yra 5 mikronai.
Kairėje: 5 mikronų tarpusavyje sujungtų pikselių masyvas (tarpas tarp pikselių yra 5 mikronai)
Teisė: Tas pats masyvas, kai nuolatinės srovės srovė yra 60mA (Vaizdo šaltinis: Pietų Karolinos universitetas)
Naudojant plokštelių matavimo metodą (naudojant 500ns pulsą ir 0,05% darbo ciklą, kad būtų sumažinta prietaiso šiluma), nustatyta, kad vienas 5 mikronų (skersmens) pikselis su aliuminio šilumos kriaukle, kai važiavimo srovė yra 10,2kA·cm- 2 valandą, didžiausias ryškumas gali siekti 291W·cm-2, o tai yra 30 kartų didesnis už pirmiau minėto LED atskaitos objekto ryškumą.
Trijų skirtingų masyvų tyrimų rezultatai rodo, kad dėl aukščiausios šilumos šalinimo technologijos, kuri pašalina šiluminį žuvo, pikselių dydžio sumažinimas gali pagerinti našumą. Palyginti su vieno lusto nuoroda, 324 pikselių masyvų, kurių skersmuo yra 5 mikronai, išėjimo galia nuolat bangų režimu padidinama daugiau nei 5 kartus, o išėjimo galia impulso režimu gali būti padidinta daugiau nei 15 kartų.
Per šį tyrimą tyrėjų grupė nustatė, kad sujungto mikropikselių masyvo išorinis kvantinis efektyvumas nesumažės mažėjant pikselių dydžiui. Todėl mokslininkai yra įsitikinę, kad jie gali sukurti mažesnį dydį, nedarant įtakos prietaiso veikimui. Gilus UV LED.
Tačiau reikėtų pažymėti, kad tyrimų rezultatai taip pat rodo, kad toliau mažinant prietaiso dydį, šiluminė kliūtis šiek tiek sumažės, tačiau bus paveiktas tik šis indeksas.
Šiuo metu Pietų Karolinos universiteto mokslininkų grupė studijuoja proceso technologiją, kad padidintų šviesos gavybos efektyvumą, tikėdamasi naudoti nepriklausomus elektronus šiems pikseliams kontroliuoti.
Pranešama, kad šis mokslinių tyrimų proveržis padės skatinti UVC šviesos diodus, kad būtų galima geriau konkuruoti su gyvsidabrio lempomis programose, kurioms reikalingas didelės dozės gilus ultravioletinis švitinimas. Galų gale, kai kuriose naudojimo vietose, pvz., Kaukių dezinfekcijoje, gyvsidabrio lempų toksiškumas sukėlė daug rūpesčių.
Nors dabartiniai UVC šviesos diodai vis dar yra prastesni už gyvsidabrio lempas fotoelektrinių konversijų efektyvumo, sąnaudų efektyvumo ir gyvavimo trukmės požiūriu, nuolatinis technologijų proveržis galiausiai skatins gyvsidabrio lempų pakeitimo UVC šviesos diodais procesą.
