ACS Photonics -lehdessä julkaistussa kirjeessä tutkijat raportoivat tyylikkäämmästä menetelmästä korkealaatuisten ultravioletti-(UV-C) LEDien valmistamiseksi, johon kuuluu puolijohdeseoksesta alumiini-galliumnitridin (AlGaN) kalvon tallettaminen piikarbidin (SiC) substraatille - poikkeaminen laajemmin käytetystä safiirisubstraatista.
Zollnerin mukaan piikarbidin käyttö substraattina mahdollistaa korkealaatuisen UV-C-puolijohdemateriaalin tehokkaamman ja kustannustehokkaamman kasvun kuin safiirin käyttö. Tämä, hän selitti, johtuu siitä, kuinka tarkasti materiaalien atomirakenteet sopivat yhteen.
"Nyrkkisääntönä on, että mitä rakenteellisesti samankaltaisempi (atomikiderakenteen kannalta) substraatti ja kalvo ovat toisilleen, sitä helpompaa on saavuttaa korkea materiaalin laatu", hän sanoi. Mitä parempi laatu, sitä parempi LED:n tehokkuus ja suorituskyky. Safiiri on rakenteellisesti erilainen, ja materiaalin tuottaminen ilman vikoja ja kohdistuskohtia vaatii usein monimutkaisia lisävaiheita. Piikarbidi ei ole täydellinen ottelu, Zollner sanoi, mutta se mahdollistaa korkean laadun ilman kalliita, lisämenetelmiä.
Lisäksi piikarbidi on paljon halvempaa kuin "ihanteellinen" alumiininitridialusta, mikä tekee siitä Zollnerin mukaan massatuotantoystävällisemmän.
Kannettava, nopeavaikutteinen veden desinfiointi oli yksi tärkeimmistä sovelluksista, joita tutkijat ajattelivat kehittäessään UV-C-LED-tekniikkaansa; diodien kestävyys, luotettavuus ja pieni muotokerroin olisivat pelinvaihtaja vähemmän kehittyneillä alueilla maailmassa, joilla puhdasta vettä ei ole saatavilla.
Covid-19-pandemian syntyminen on lisännyt toisen ulottuvuuden. Kun maailma kilpailee löytääkseen rokotteita, hoidot ja parannuskeinot tautiin, desinfiointi, puhdistaminen ja eristäminen ovat harvoja aseita, joita meidän on puolustettava itseämme, ja ratkaisut on otettava käyttöön maailmanlaajuisesti. UV-C: n lisäksi vedenpuhdistustarkoituksiin UV-C-valo voitaisiin integroida järjestelmiin, jotka käynnistyvät, kun kukaan ei ole läsnä, Zollner sanoi.
"Tämä tarjoaisi edullisen, kemikaalittoman ja kätevän tavan puhdistaa julkisia, vähittäiskaupan, henkilökohtaisia ja lääketieteellisiä tiloja", hän sanoi.
Tällä hetkellä se on kuitenkin kärsivällisyyttä, kun Zollner ja kollegat odottavat pandemiaa. UC Santa Barbaran tutkimus on hidastunut, jotta henkilökohtaiset kontaktit olisivat mahdollisimman pienet.
"Seuraavat askeleemme, kun tutkimustoiminta jatkuu UCSB: ssä, on jatkaa työtämme AlGaN / SiC-alustamme parantamiseksi toivottavasti tuottamaan maailman tehokkaimmat UV-C-valonlähettimet", hän sanoi.
Muita tutkimuksen tekijöitä ovat Burhan K. SaifAddin (pääkirjoittaja), Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck, Abdullah S. Almogbel, Bastien Bonef, Michael Iza ja Feng Wu, kaikki SSLEEC: stä ja / tai UC Santa Barbaran materiaaliosastolta.
