Háþróuð aðstaða Skilvirk framleiðslaÞrátt fyrir að útfjólublá orka nemi aðeins 5% af sólarljósi er hún mikið notuð í mannslífi. Um þessar mundir fela í sér útfjólublátt ljós forrit til að prenta ráðhús, fölsun gegn fölsun, meðhöndlun á húðsjúkdómum, vaxtarljósi plantna og skemmdum á sameindauppbyggingu örvera eins og baktería og vírusa. Þess vegna er það mikið notað við ófrjósemisaðgerð í lofti, hreinsun vatns og ófrjósemisaðgerð og sótthreinsun á yfirborði.
Hefðbundinn útfjólublái ljósgjafi notar almennt spennandi stöðu losun kvikasilfurs gufu til að mynda útfjólublátt ljós, sem hefur marga galla, svo sem mikla orkunotkun, stóra hitaframleiðslu, stuttan líftíma, hægt viðbrögð og mögulega öryggisáhættu. Nýja djúpa útfjólubláa ljósgjafann notar ljósgeislunarljós (LED) ljósgeislunarregluna sem hefur marga kosti yfir hefðbundnum kvikasilfurslömpum. Mikilvægasti kosturinn er að það inniheldur ekki eitrað kvikasilfur. Með framkvæmd Minamata-samningsins bendir það til þess að notkun á útfjólubláum lampum sem innihalda kvikasilfur verði algjörlega bönnuð árið 2020. Þess vegna hefur þróun á nýjum umhverfisvænum og skilvirkum útfjólubláum ljósgjafa orðið mikilvæg áskorun sem fólk stendur frammi fyrir. .
Djúpur útfjólubláir LED (DUV LED) byggðir á breiðum hálfleiðara efni (GaN, AlGaN) hafa orðið eini kosturinn fyrir þetta nýja forrit. Þetta ljósgjafakerfi í föstu formi er lítið að stærð, mikil skilvirkni og lengi í lífinu. Bara flís á stærð við þumalfingur, það getur gefið frá sér útfjólublátt ljós sem er sterkara en kvikasilfur lampi. Leyndardómur þessa veltur aðallega á beinu band-bilinu hálfleiðara efni úr hópi III nítríðum: rafeindirnar í leiðslusveitinni og götin í gildisbandinu sameina aftur og mynda þar með ljóseindir. Orka ljóseindarinnar fer eftir bannaðri breidd efnis. Vísindamenn geta nákvæmlega áttað sig á losun mismunandi bylgjulengdum með því að stilla samsetning frumefnisins í þríhringasambandinu eins og AlGaN. Hins vegar er ekki alltaf auðvelt að ná hágæða ljósgeislun útfjólublárra LED. Vísindamenn hafa uppgötvað að þegar rafeindir og holur sameina aftur, myndast ljóseindir ekki alltaf. Þessi skilvirkni er kölluð innri skammtavirkni (IQE).
Rannsóknarhópur Sun Haiding og Long Shibing frá School of Microelectrics, University of Science and Technology of China, og Guo Wei og Ye Jichun frá Ningbo efnistofnun kínverska vísindaakademíunnar hafa uppgötvað að til að auka greindarvísitölu gildi UV ljósdíóða, undirlag sem hægt er að rækta í gegnum AlGaN efni-safír Al2O3 er stjórnað af skrúfuhorninu. Vísindamennirnir komust að því að þegar léttu horni undirlagsins er aukið, eru aðgerðirnar í UV-ljósdíóðunni verulega lagðar niður og ljósstyrkur tækisins batnað verulega. Þegar afskafta undirlagið nær 4 gráður, er styrkleiki flúrljósvakerfis tækisins aukinn um stærðargráðu, og innri skammtavirkni hefur náð 90% met.
Mismunandi frá hefðbundinni UV LED uppbyggingu, þykkt hugsanlegrar holu og hindrunar í fjöleigu skammtaholunni (MQW) er ekki einsleit í ljósgeislalaginu í þessu nýja skipulagi. Með hjálp hár-upplausn smásjárrafeindasending, gátu vísindamenn greint skammtaholsvirki á örfáum nanómetrum á smásjá mælikvarða. Rannsóknir sýna að við undirlagsstigið mun gallíum (Ga) frumeindir safnast saman, sem hefur í för með sér að staðbundið orkubönd þrengist og þegar myndin vex mun Ga- og Al-rík svæði ná til DUV LED. Yfirborð, og brenglaður og beygður í þrívíddarrými, og myndar þrívídd fjölmagnsbrunns uppbyggingar.
Vísindamenn kalla þetta sérstaka fyrirbæri: fasaskil á milli Al og Ga frumefna og staðsetning flutningsaðila. Þess má geta að í InGaN-byggðu bláu LED kerfinu er In ekki 100% blandað með Ga, sem leiðir til In og Ga-ríkra svæða í efninu, sem leiðir til staðbundinna ríkja og stuðlað að hleðslu. Geislamengun burðarefna. En í AlGaN efniskerfum sést sjaldan fasaskilningur á Al og Ga. Eitt mikilvægasta mikilvægi þessarar vinnu er að vaxtarhamur efnisins er tilbúnar aðlagaðir til að stuðla að aðskilnað á fasum og bæta þannig ljósgeislunareiginleika tækisins til muna.
Með því að hámarka aðlögun vaxtarþéttni á 4 gráðu undirlagi rannsakuðu vísindamennirnir bestu DUV LED uppbyggingu. Líftími flutningsaðila þessarar byggingar fer yfir 1,60 ns, sem er venjulega lægri en 1ns í hefðbundnum tækjum. Rannsakendur komust að frekari prófun á ljósstyrk flísarins og komust að því að útfjólublátt ljósstyrkur hans var meira en tvöfalt meiri en hefðbundinna tækja sem byggð eru á 0,2 gráðu gólfi undirlags. Þetta er vissari sönnun þess að AlGaN efni geta náð árangursríkum aðskilnað áfanga og staðsetning burðarefnis. Að auki herma eftir tilraunamennirnir fasaskilju fyrirbæri inni í AlGaN margfeldis skammtaholunum og áhrifum ójöfnunar hugsanlegrar holu og þykktar hindrunar á ljósstyrk og bylgjulengd með fræðilegum útreikningum. Fræðilegu útreikningarnir eru í góðu samræmi við tilraunirnar.
Rannsóknarniðurstöðum lauk sameiginlega af prófessorunum Dai Jiangnan og Chen Changqing frá Raunvísinda- og tækniháskólanum í Huazhong, Zhang Zihui prófessor við Hebei tækniháskólanum og Boon Ooi prófessor og Iman Roqan prófessor við vísinda- og tækniháskólann í Abdullah konung. Vísindamenn telja að þessar rannsóknir muni veita nýjar hugmyndir til þróunar á mjög duglegum UV-ljósgjafa í föstu formi. Þessi hugmynd þarfnast ekki dýru mynstraðra undirlags eða flókinna vaxtarferla í berkjum. Og bara að treysta á aðlögun á léttu horni undirlagsins og samsvörun og fínstillingu vaxtarþáttanna í hámarki, er búist við því að lýsandi eiginleikar UV-ljósdíóða verði bættir að því marki sem er sambærilegt við bláa ljósdíóða og leggja próf fyrir stærri notkun djúps UV-ljósdíóða með miklum krafti og fræðilegum grunni. Tengdar niðurstöður eru titlaðar „Ótvírætt aukið útfjólublátt ljósstyrkur AlGaN bylgjaður skammtaholsvirki ræktað á stórum misgreindum safírs undirlagi“ og birt á netinu á Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002 / adfm. 201905445).