紫外LED依據波長通常可以劃分為UVA LED（320nm-400nm）、UVB LED（280-320nm）、UVC LED（200-280nm）以及VUV LED（10-200nm）。UVC屬于不可見光，能破壞細菌或病毒的脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid，DNA）或核糖核酸（Ribonucleic Acid，RNA），從而實現殺菌消毒的效果。在今年新冠肺炎疫情爆發的背景下，UVC LED產業迎來了蓬勃發展，但是很多人在使用UVC LED產品時卻發現本來應該看不到光線的UVC LED仍然發射出微弱的紫光，且每個器件之間的發光亮度也并不一致。
要解釋上述問題，就要從紫外LED的工作原理開始說起，典型的UVC LED芯片結構如圖一所示，可分為外延層和襯底兩大部分，其中外延層又可以細分為緩沖層、n型層、有源區、p型層和電極。
圖一 UVC LED芯片的典型結構
而UVC LED的發光波長由有源區材料的能帶帶隙決定，三族氮化物半導體材料氮化鎵（GaN）、氮化鋁（AlN）及氮化銦（InN）均為直接帶隙半導體材料，禁帶寬度分別為3.43，6.04，0.65eV，通過調節其合金成分，可以實現200-400nm紫外波段的發光光譜，從而使得三族氮化物成為目前制備紫外LED的理想半導體材料。如下圖二所示：
圖二 三族氮化物半導體的禁帶寬度
波長為275nm的UVC LED的發光材料為AlxGa1-xN三元混晶，且Al組分高達47%，然而高Al組分的氮化物半導體外延技術仍不成熟，存在基底與AlGaN的晶格失配問題、Al組分外延過程中的低遷移率問題和量子阱中Al組分壘區空穴與電子復合效率低的問題；同時，空穴注入層中的p型Mg摻雜電離能太高導致了有效空穴密度不足。以上幾個問題不僅導致了芯片量子效率的下降，同時將引起芯片電致發光光譜中出現可見光波段的寄生譜峰，即點亮UVC LED器件后能看到微弱的紫光的問題。
以某知名芯片廠商的產品為例，如下圖三所示，芯片主波長為275nm，但是在主峰兩側仍存在高度較低的寄生譜峰。
圖三 UVC LED芯片絕對光譜圖
計算后可得，芯片的光功率為2.835mW，但是在波長λ＞380nm的可見光區域仍存在0.124mW的光功率，占總光功率的4.37%，因此使用該芯片制作的UVC LED產品在使用時能看到微弱的紫光。同時，由于芯片在制造過程中Al組分摻雜時的缺陷程度不同，導致寄生譜峰的光功率也并不一致，因此不同燈珠之間的可見紫光亮度也存在差異。
以上就是UVC LED可見光來源的解釋，可見燈珠發射的可見光與器件質量無關，而是目前芯片制造工藝的限制。同時，UVC LED中95%以上光功率仍通過275nm附近波段發射，器件的殺菌消毒效果并未受到影響。
