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      材料深一度|研究發現及技術進展盤點:2020年國內外UVLED研究發現及技術進展

      發布時間:2021-01-07 人氣:513 來源:admin

      2020年國內外紫外LED研究發現及技術進展

      1.武漢大學:研究發現藍寶石襯底上生長高質量AIN薄膜的方法

      一季度,武漢大學研究者開發出了在藍寶石襯底上生長高質量AIN(氮化鋁)薄膜的方法。研究者特意設計了一種生長改性工藝,將空隙引入AIN薄膜中以過濾位錯和釋放應力,可在平坦的藍寶石襯底上生長出幾乎無應力的AIN薄膜。此方法在推進AlGaN基UVC LED商用化方面的潛力巨大。

      2.誠聯愷達:新推UVC LED封裝共晶爐

      在UVC LED封裝環節,大功率散熱問題、焊接空洞率等一直與產品不良率和生產效率息息相關。二季度,誠聯愷達推出新一代LED UVC封裝共晶爐,該設備可以提高芯片導熱系數,解決大功率LED封裝芯片散熱問題,降低焊接空洞率(可低至3%),同時降低產品不良率,提高生產效率,并最終提升燈珠使用性能及壽命。在國內外從事有關真空/可控氣氛共晶爐的批量研制生產企業中北京誠聯愷達是鮮有的自行設計研制多功能真空封裝工藝設備企業。

      3.Seoul Viosys、Crystal IS、豐田合成等:紫外線對新型冠狀病毒的作用得到驗證

      4月份,首爾偉傲世(SeoulViosys)與韓國高麗大學(KoreaUniversity)的研究團隊采用正在量產的Violeds化合物半導體技術進行了測試,成功在30秒內殺死99.9%的新型冠狀病毒。

      6月份,德國UV技術開發商好樂集團(Dr.H?nle)在法蘭克福大學醫學院的病毒學研究所中開展相關研究。研究結果表明其UV單元能夠在數秒內殺死冠狀病毒,殺菌率達99.99%,且無論是UVC氣體放電燈還是UV LED,這一結果均適用。日本宮崎大學則與日機裝合作研究了UVC LED的殺菌效果,研究員采用日機裝的UVC LED照射含有新型冠狀病毒的液體30秒,三天后發現新型冠狀病毒的傳染力降低了99.9%以上。

      7月份,豐田合成(ToyodaGosei)宣布推出UVC LED模塊,適用于水殺菌、空氣殺菌和表面殺菌等場景,官宣新聞開展的實驗證實其UVC LED模塊可在5秒內可殺滅99.999%的新冠病毒。同時,首爾偉傲世與高麗大學對Violeds技術聯合實驗的詳情給出了UVC LED殺菌的實驗數據,實驗結果表明:405nm無法殺菌、365nm有殺菌效果但持續時間長;UVC實驗:30秒內殺滅新冠病毒COVID-19。

      8月份,Stanley宣布已經確認Stanley電氣265 nm波長UVC LED對于滅活SARS-CoV-2非常有效。宣布之后,與山口大學合作進行評估測試結果,關于三種波長(254nm,265nm和280nm)滅活SARS-CoV-2的有效性,確認254nm和265nm波長的效率是280nm波長的1.8倍。

      三季度,日本旭化成旗下Crystal IS與波斯頓大學(Boston University)的國家新發傳染病實驗室(NEIDL)開展的一項研究證明Crystal IS的Klaran系列UVC LED可在數秒內有效滅活新型冠狀病毒。本次研究的目的在于了解新冠病毒在Klaran系列UVC LED(260-270nm)波長范圍內以及不同劑量條件下的反應。研究員使用Klaran UVC LED陣列照射存留著新冠病毒的表面,接著再使用劑量為5mJ/cm2的UVC LED重復測試,峰值波長是Klaran UVC LED產品波長規格的兩端,即260nm和270nm。結果表明,在測試波長范圍內,殺菌消毒有效性相似。NEIDL由此得出結論:在關鍵殺菌消毒波長范圍內,低劑量的UVC可在數秒內有效滅活新冠病毒。

      12月份,韓國公司POINTENGINEERING依賴韓國全北大學研究院進行新型冠狀病毒實驗,結果表明該公司275nm波段的UVC LED燈珠具有99.9%的殺菌能力,特別是其9090尺寸250mW光功率的產品在短短2秒可以達到99.9%的殺菌效果,有效滅活新冠病毒。

      12月份新聞消息,韓國測試實驗室(KTL)的測試結果證明,裝有SeoulViosys紫外線LEDVioleds模塊的空調和供暖系統可殺滅99%的空氣傳播病毒。測試結果顯示:裝有Violeds模塊的空調和供暖系統可在30分鐘內殺滅60立方米房間中99%的空氣傳播病毒。測試所用病毒是噬菌體PhiX174,其紫外線C劑量接近SARS-CoV-2(冠狀病毒2)。

      4.德國研究所、柏林工業大學、哥倫比亞大學:特定波長UV LED對人體安全

      二季度,德國研究所(Ferdinand-Braun-Institut,FBH)以及柏林工業大學(TechnischeUniversitat Berlin,TUB)開發了對皮膚安全的UV LED。這項研究成果尚未商用化,但將會在德國醫療機構中心進行測試。FBH表示,這款遠紫外線LED波長約230nm,輸出功率超過1mW,由于吸收率高,UV LED光線不會穿透皮膚真皮層,因此預測其不會傷害皮膚,或者傷害程度小到皮膚自然修復機制能夠彌補這種影響。

      哥倫比亞大學放射學研究中心的研究團隊開展關于遠UVC光的實驗,據研究員介紹,遠UVC波長為222nm,對人體安全,但仍能殺滅病毒。研究中心的負責人DavidBrenner表示,波長為222nm的遠UVC無法穿透皮膚表面或眼睛,這代表其可以用于污染風險很高的封閉和擁擠空間,并有巨大潛力在當下新型冠狀肺炎疫情期間派上用場。事實上,目前業界對于UVC光可以殺滅冠狀病毒以及波長為222nm的UVC光對人體無害的說法仍有許多爭議。各界對此關注度很高,也期待會有更多更詳細的研究來證明這些結果。

      科羅拉多州立大學(CSU)研究者使用現有技術證明了將冠狀病毒暴露在核黃素和紫外線下能夠減少血漿和全血制品中的新型冠狀病毒病原體。在本次研究中,研究團隊將被檢測的血液暴露在Mirasol病原體減少技術(PRT)系統后,消滅了大量的病毒,并且在此過程后沒有檢測到病毒。研究者稱,該研究已找到在血液中殺滅新型冠狀病毒的方法,但關于新型冠狀病毒是否可以通過輸血傳播,目前尚不清楚?,F階段,CSU研究者正在研究新型冠狀病毒是否能夠通過血液傳播,并表示希望很快就能夠回答這個問題。研究者還表示,這項研究也可能有助于治療艾滋病等其他血液傳播疾病。

      5. Nitride Semiconductors:??用于半導體制程曝光系統的UV LED

      二季度,日本NitrideSemiconductors已開發出一款波長為365nm的UV LED芯片,并宣稱是??用于半導體和PCB制程曝光系統的紫外光源。NitrideSemiconductors表示,波長為365nm的新型NS365L-9RXTUV LED芯片具有效率高、節能且壽命長等特點,在正向電流If為3A,正向電壓Vf為4.6V的條件下,紫外輸出功率為3.2W。同時,這款UV LED結構非常緊湊,尺寸為9mm(長)x 9mm(寬)x 8.5mm(高),因此安裝密度更高。新型UV LED還具有適用于半導體曝光的窄發光角。通常情況下,半導體制程為實現精準曝光,需要使用平行光。然而,由于UV LED光源發光角比較寬(約120°),用于曝光所獲的光量往往不足。因此,通過結合深度反射鏡與高透光率透鏡,該公司實現了小于或等于15°的發光角。這表明UV LED有可能直接替換傳統曝光系統所用的UV光源,無需購買新的UV LED曝光系統。

      6.賓夕法尼亞州立大學等高校:新型透明導體材料有望實現高性能UV LED

      二季度,美國賓夕法尼亞州立大學、美國明尼蘇達大學以及日本東京大學和日本東北大學共同研究發現一種發射UV光的新型透明導體材料,或可解決目前UV LED技術效率低的問題?,F階段,UV LED已被用于殺菌消毒,但受限于光效低、成本高等問題,UV LED仍未大規模商用化??茖W家和業內人士仍在繼續研究提高UV LED性能的方法,以提供足夠的紫外光劑量,有效減少病毒。使用合適的材料對于提高UV LED性能來說非常關鍵,賓夕法尼亞州立大學和明尼蘇達大學研究團隊認為,最近發現的新型透明導體材料可能是解決UV LED效率低的方法,理論測試結果指向了鈮酸鍶材料。于是,他們與日本大學研究者進一步合作,以獲得鈮酸鍶材料并使用濺射法生長薄膜,進而測試鈮酸鍶薄膜作為UV透明導體材料的性能。研究團隊指出,本次研究有望以低成本將這種新型材料集成于UV LED中,并實現高質量。

      7.國星光電:國內??微安級DUV光電檢測管

      7月份,國星光電推出微安級UV LED感測產品,可用于檢測UVC LED的輻射通量與工作狀態,為UV LED產品檢測和品質把控提供優質的解決方案。其特點在于:采用全新感應材料,擁有超強靈敏度,可檢測230nm的深紫外線,在4μW/cm2紫外線能量輻射時檢測管可輸出20μA光電流,靈敏度遠高于市面上其它檢測產品的20倍;采用無機工藝封裝,在長時間UVC波長能量的輻射下,材料能穩定持續工作;具有高感度、高耐崩壓、電路設計簡便等特點,可廣泛應用于日照紫外線指數監控、紫外消毒輻射劑量測量、在線水質監控、紫外火災報警器等領域。

      8.中微公司:推出全新深紫外MOCVD設備

      7月底,中微半導體設備(上海)股份有限公司宣布推出PrismoHiT3? MOCVD設備,主要用于UVC LED量產。中微Prismo系列MOCVD設備目前已進入全球大多數領先的藍綠光LED制造商,此次推出的PrismoHiT3?是中微Prismo系列MOCVD設備的新聞產品。該設備是適用于高質量氮化鋁和高鋁組分材料生長的關鍵設備,反應腔最高溫度可達1400度,具有優異的工藝重復性、均勻性和低缺陷率。該設備同時也為高產量而設計,單爐可生長18片2英寸外延晶片,并可延伸到生長4英寸晶片。

      9.日本東北大學:光通信領域UVCLED或許能取代傳統LED

      三季度,日本東北大學的研究人員提出了使用UVC LED提升光無線通信LiFi的方法(無線光通信LiFi是短距離數據傳輸速率的一種方法),并在7月22日將研究成果發表于《應用物理快報》。研究人員在藍寶石模板上制作了UVC LED,并測量了它們的傳輸速度。他們發現,UVC LED比傳統的LED體積更小,通信速度更快。Kojima表示:這種速度的機制在于單個UVC LED是由許多小型LED集成的陣列,小型LED的集成有助于提升光通信技術的功率和速度。LiFi是應用于5G的候選技術之一,希望能在5G無線網絡中使用UVC LED,以彌補LiFi技術的弱點,削弱太陽光對LiFi功能的干擾。

      10.芬蘭Picosun公司:UVC LED芯片鈍化技術,提升可靠性和壽命

      三季度,芬蘭Picosun公司宣布,通過使用PicosunALD設備沉積鈍化膜和阻擋膜,在客戶和合作伙伴站點(中國臺灣國立交通大學)獲得了UVC LED的出色可靠性和使用壽命的改善。ALD鈍化層可以潛在地取代昂貴的LED密封包裝,從而降低最終設備的成本。為了達到的光輸出和較長的使用壽命,LED芯片需要進行表面鈍化處理,以消除由缺陷引發的寄生電流。由于LED材料對濕氣敏感,因此通常也需要阻隔涂層。ALD是制造鈍化膜和阻擋膜的理想技術-當LED尺寸減小到微米尺寸時,ALD是唯一能夠以所需的微小規模生產足夠高質量的膜的涂覆方法。超薄,無針孔的ALD膜不會抑制LED的光強度,它們可提供針對環境條件的可靠保護,而其出色的保形性則可確保LED芯片小平面之間的厚度不會發生變化。目前,Picosun的?ALD加工工具在日常生產中使用,在世界各地的幾個主導產業和高層次科研機構。

      11. Phoseon Technology:推出新聞365nm UV LED固化系統

      10月份,總部位于俄勒岡州的PhoseonTechnology已為其FireJetONE系列推出了功能強大的新型365nm風冷固化燈。365nm12W /cm2UV LED燈主要用于膠粘劑,噴墨和絲網印刷市場。PhoseonTechnology的技術營銷工程師SimonReissmann說:“該產品使劑量增加了一倍,生產速度提高了一倍”、“持續的高輻照度和功率,均勻的輸出和靈活的縮放比例相結合,使客戶能夠在需要小尺寸和超大功率的環境中實施高性能LED固化”。

      來源:材料深一度


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