第三代半導(dǎo)體材料在紫外器件中具備其他半導(dǎo)體材料難以比擬的優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。紫外LED也是目前氮化物技術(shù)發(fā)展和第三代材料技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)，擁有廣闊的應(yīng)用前景。
據(jù)YOLE統(tǒng)計(jì)，2017年，傳統(tǒng)的紫外燈市場(chǎng)接近42.5百萬(wàn)套/臺(tái) ，市場(chǎng)份額達(dá)到7.08億美金。近十年來(lái)紫外LED的市場(chǎng)占有率增加了三倍。隨著紫外LED技術(shù)的不斷發(fā)展，為新的高功率應(yīng)用開(kāi)辟道路，同時(shí)也將會(huì)帶來(lái)更多商業(yè)模式和戰(zhàn)略演變。
在這十年中，技術(shù)、市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，完全改變了紫外LED市場(chǎng)前景，使得紫外LED技術(shù)能夠從其他紫外照明技術(shù)中獲得更多的市場(chǎng)份額，從2008的8%的市場(chǎng)份額的，紫外LED有望在2018的市場(chǎng)份額達(dá)到25%。
2018年10月23-25日，第十五屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA 2018）暨2018國(guó)際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS 2018）在深圳會(huì)展中心舉行。本屆論壇由國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）與深圳市龍華區(qū)政府聯(lián)合主辦。深圳第三代半導(dǎo)體研究院與北京麥肯橋新材料生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司共同承辦。
10月24日下午，“固態(tài)紫外器件技術(shù)”分會(huì)如期舉行，美國(guó)Crystal IS.聯(lián)合創(chuàng)始人Leo SCHOWALTER，中科院半導(dǎo)體研究所研究員、中科院半導(dǎo)體照明研發(fā)中心副主任王軍喜，華中科技大學(xué)教授陳長(zhǎng)清，北京大學(xué)副教授許福軍，三重大學(xué)助理教授永松謙太郎，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員孫錢(qián)，廈門(mén)大學(xué)教授黃凱，中南大學(xué)教授汪煉成，南京大學(xué)蘇琳琳等中外同行專(zhuān)家?guī)?lái)精彩報(bào)告，并分享各自的最新研究成果。廈門(mén)大學(xué)教授康俊勇，中科院半導(dǎo)體研究所研究員、中科院半導(dǎo)體照明研發(fā)中心副主任王軍喜共同主持了本屆分會(huì)。
高質(zhì)量（TDD低于105 cm2）的兩英寸直徑的氮化鋁（AlN）襯底現(xiàn)已可用于生產(chǎn)UVC LED（波長(zhǎng)小于280 nm）。最近一些研究小組開(kāi)始開(kāi)發(fā)研究波長(zhǎng)小于240nm的UVC LED，美國(guó)Crystal IS.聯(lián)合創(chuàng)始人Leo SCHOWALTER帶來(lái)了“短波紫外（UVC ）LED：氮化鋁襯底的優(yōu)勢(shì)”的報(bào)告，分享了在短波長(zhǎng)處獲得高性能UVC LED的研究進(jìn)展和成果，他表示，盡管存在很多問(wèn)題，仍能夠在235nm波長(zhǎng)處獲得高性能UVC LED。
基于三族氮化物(III-nitride)材料的紫外發(fā)光二極管(UV LED)在殺菌消毒、聚合物固化、生化探測(cè)、非視距通訊及特種照明等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,近年來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注。中科院半導(dǎo)體研究所研究員、中科院半導(dǎo)體照明研發(fā)中心副主任王軍喜分享了氮化物紫外LED的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
AlGaN基深紫外LED吸引了人們?cè)絹?lái)越多的注意，因?yàn)槠湓跉⒕畠艋つw病治療，生物探測(cè)等方面有著潛在的應(yīng)用前景。由于藍(lán)寶石襯底和AlGaN材料之間存在著很大的晶格失配和熱失配，因而，多量子阱有源區(qū)的生長(zhǎng)伴隨著較高的位錯(cuò)密度，這導(dǎo)致更多非輻射復(fù)合的發(fā)生從而只能獲得較低的內(nèi)量子效率。所以，AlGaN基的深紫外LED目前仍未普及應(yīng)用的主要原因是受限于其較低的量子效率。華中科技大學(xué)教授陳長(zhǎng)清帶來(lái)了深紫外DUV-LED發(fā)光效率的提升策略的報(bào)告，結(jié)合具體的研究過(guò)程，他表示研究實(shí)現(xiàn)了在納米圖形化襯底上生長(zhǎng)無(wú)裂紋的厚膜AlN層，此外，在藍(lán)寶石背面制備的蛾眼微結(jié)構(gòu)能有效改善深紫外LED的光提取效率和外量子效率。
發(fā)射短波紫外線(xiàn)波長(zhǎng)(搿的AlGaN基深紫外(DUV)發(fā)光二極管(LED)可廣泛應(yīng)用于水/空氣凈化、日常消毒、表面消毒、醫(yī)療診斷和生化劑檢測(cè)。北京大學(xué)副教授許福軍分享了高質(zhì)量AlN和AlGaN基深紫外發(fā)光二極管外延生長(zhǎng)研究，分享了高質(zhì)量AlN、AlGaN以及高效AlGaN倍增量子阱以及p型AlGaN的研究成果。
隨著應(yīng)用的逐漸擴(kuò)大，近年來(lái)，使用同樣III族氮化物半導(dǎo)體制備的UVC-LED作為汞燈的替代，備受關(guān)注，三重大學(xué)助理教授永松謙太郎帶來(lái)了UVC-LED中應(yīng)力松弛層對(duì)濺射沉積高溫退火AlN /藍(lán)寶石影響的研究，分享了一種方法將濺射沉積的高溫退火(Sp-HTA) AlN/藍(lán)寶石作為UVC-LED的襯底，以在大規(guī)模量產(chǎn)中降低成本。同時(shí)探討了基于Sp-HTA AlN/藍(lán)寶石的UVC-LED的應(yīng)力松弛層的細(xì)節(jié)特征。
硅基AlGaN紫外光電子材料與器件也是業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)，中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員孫錢(qián)分享了該領(lǐng)域相關(guān)的研究進(jìn)展。
廈門(mén)大學(xué)教授黃凱帶來(lái)了深紫外AlGaN多量子阱納米柱LED中內(nèi)量子效率和光提取效率增強(qiáng)的報(bào)告，結(jié)合研究實(shí)踐介紹了制備的高度有序的AlGaN基深紫外納米柱LED陣列等內(nèi)容。光提取效率增強(qiáng)可歸因于空氣和外延層之間質(zhì)量良好的納米結(jié)構(gòu)界面。此外，量子限制斯塔克效應(yīng)的減弱使得內(nèi)量子效率得到大幅提高。
紫外光在人類(lèi)生活中扮演著重要的角色，包括激光設(shè)備、光刻機(jī)和滅菌機(jī)等，其中聚光透鏡是許多紫外設(shè)備的重要組成部分之一。傳統(tǒng)的光學(xué)紫外透鏡主要依靠光折射來(lái)實(shí)現(xiàn)波前整形，即紫外光通過(guò)光學(xué)介質(zhì)傳輸，達(dá)到所需的相位補(bǔ)償，缺點(diǎn)是制造成本較高、體積較大。這不利于紫外納米光子學(xué)往微型化和高密度融合趨勢(shì)的發(fā)展。中南大學(xué)教授汪煉成分享了基于寬禁帶AlN的紫外光功能結(jié)構(gòu)和器件的研究成果，包括基于氮化鋁(AlN)超構(gòu)表面的紫外光功能結(jié)構(gòu)：紫外透鏡，紫外光分束器，和紫外反射鏡。基于氮化鋁(AlN)納米柱陣列結(jié)構(gòu)的紫外超透鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)UVC (244nm)、UVB (308nm)和UVA (375nm)波長(zhǎng)的聚焦功能，設(shè)計(jì)了紫外基于氮化鋁(AlN)納米柱陣列結(jié)構(gòu)的紫外超構(gòu)反射鏡。
紫外單光子探測(cè)器在軍事和民用領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。4H-SiC作為新型第三代半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、載流子飽和漂移速度高、碰撞離化系數(shù)大、化學(xué)穩(wěn)定性?xún)?yōu)等優(yōu)勢(shì)，是制備紫外雪崩光電探測(cè)器（APD）的優(yōu)選材料。近年來(lái)，雖然4H-SiC APD的性能不斷提高，但仍存在雪崩增益不均勻，單光子探測(cè)效率低等問(wèn)題。南京大學(xué)蘇琳琳帶來(lái)了4H-SiC紫外雪崩光電探測(cè)器的雪崩不均勻性研究的報(bào)告，具體的研究實(shí)踐表明顯示器件臺(tái)面內(nèi)的雪崩不均勻性與[11-20]晶向有關(guān)，這對(duì)優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)、提高性能有重要指導(dǎo)意義。
（根據(jù)會(huì)議資料整理，如有出入敬請(qǐng)諒解。）
