紫外發(fā)光二極管的發(fā)光原理

紫外發(fā)光二極管是指能發(fā)出近紫外光的一種發(fā)光二極管（LED）。它的發(fā)光原理同普通發(fā)光二極管一樣。

50年前人們已經(jīng)了解半導(dǎo)體材料可產(chǎn)生光線的基本知識(shí)，第一個(gè)商用二極管產(chǎn)生于1960年。LED是英文lightemittingdiode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)。

它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。

發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱(chēng)為pN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的pN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。pN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱(chēng)LED。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。

紫外發(fā)光二極管的技術(shù)特點(diǎn)

1）5mm的紫光均采用玻璃封裝、鍍鎳的合金外殼，進(jìn)一步提高了紫光的發(fā)光效率、降低了紫光的衰減，延長(zhǎng)了使用壽命。

2）2個(gè)引腳均采用鍍金技術(shù)。

3）發(fā)光強(qiáng)度高。

4）質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。

紫外發(fā)光二極管的光源波長(zhǎng)

1、紫色：

405nm-純紫色

400nm-深紫色

2、近紫外線光395nm-帶微紅的深紫色

UV-A型紫外線光

3、370nm-幾乎是不可見(jiàn)光，受木質(zhì)玻璃濾光時(shí)顯現(xiàn)出一個(gè)暗深紫色。

4、紫外光（UV）滅菌燈λρ=254nm或253.7nm

點(diǎn)光源λρ=365nm臭氧形成λρ=185nm以下

--真空紫外線（UV-V），波長(zhǎng)為100-200nm

--短波紫外線（UV-C），波長(zhǎng)為200-280nm

--中波紫外線（UV-B），波長(zhǎng)為280-315nm

--長(zhǎng)波紫外線（UV-A），波長(zhǎng)為315-380nm

——可見(jiàn)光（Visiblelight），波長(zhǎng)為400—760nm

紫外發(fā)光二極管的研制案例

美國(guó)科學(xué)家成功制造出波長(zhǎng)255nm、功率0.57W以及波長(zhǎng)250nm、功率0.16W的紫外發(fā)光二極管(LED)。該組件目前尚未封裝，該研究小組希望藉由覆晶接合(flip-chipbonding)能將功率等級(jí)提高3到5倍。此波段的極深紫外光(ultradeepultraviolet,UDUV)光源未來(lái)可能取代水銀燈泡，作為生物與化學(xué)傳感器的激發(fā)光源。

南卡羅來(lái)納大學(xué)的AsifKhan等人生長(zhǎng)出含鋁量高達(dá)72﹪的高品質(zhì)AlGaN層，并以它們做為發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)中的批覆層(cladding)，用來(lái)制造UDUV組件。研究人員采用藍(lán)寶石做為L(zhǎng)ED基板，沉積的第一層是AlN緩沖層，接著是十層的AlN/AlGaN超晶格(superlattice)，接著是厚度1.4微米的Al0.72Ga0.28N批覆層。

該小組表示，選用鋁含量72﹪的AlGaN層是為了使材料在波長(zhǎng)250nm時(shí)材料仍為透明，這一層是決定組件性能的關(guān)鍵。工作區(qū)(activeregion)包含3個(gè)量子井(quantumwells)，改變鋁含量可使發(fā)射波長(zhǎng)在250至200nm之間做調(diào)整。

研究人員在脈沖偏壓條件(pulsedbiasedconditions)下測(cè)試了波長(zhǎng)為255nm的200平方微米的組件以及波長(zhǎng)為250nm的150平方微米的組件，兩者的尖峰輸出功率對(duì)應(yīng)的激發(fā)電流分別為200mA與300mA，射極(emitter)的外部量子效率(externalquantumefficiencies)分別為0.015﹪及0.01﹪。

紫外發(fā)光二極管的應(yīng)用領(lǐng)域

紫外發(fā)光二極管廣泛應(yīng)用于:金屬裂痕、裂紋的檢測(cè),光觸媒光源，驗(yàn)鈔點(diǎn)鈔設(shè)備，防偽行業(yè)，及醫(yī)療測(cè)量和生物統(tǒng)計(jì)安全性檢測(cè)，液壓檢漏等等領(lǐng)域。