業界常識，工作在200 nm至280 nm UVC波段的LED一直都受制于輸出功率的提升。不過，這一瓶頸限制有望被打破，這要歸功于北京大學領導的中國團隊，他們的研究成果為標準尺寸UVC芯片輸出功率的提升開辟了新天地。目前，該團隊開發出的效率最好的UVC LED器件是一個16 x 16陣列的Micro-LED，其所發出光波長為280 nm，在230mA電流驅動下可輸出80mW功率。

 

根據外媒Compound Semiconductor報道，根據該團隊發言人Xinqiang Wang的說法，這些LED之所以可以發出如此高強度的光源自其高注入電流狀態下的超高墻插效率（Wall-plug efficiency）。

 

 

“目前，工作在265-280nm深紫外波段、最先進的平面型LED通常只有在注入電流密度非常小時才能獲得較為理想的墻插效率，”Wang說道。因此，傳統UVC器件一般只能提供低功率的光輸出。

 

“在我們的研究中，這種平面型Micro-LED陣列的光輸出功率和墻插效率在注入電流密度大于700 A cm-2時達到了最大值，顯然這樣的工作狀態非常適合實際應用，”Wang 補充道。

 

除了適用于UVC LED經常討論的許多應用（例如消毒和光固化）外，它們還可以用于自由空間通信，這要歸功于它們的高調制速度。

 

該團隊研發出的UVC LED，其發射波長為280 nm，位于日盲區（Solar Blind region）內，基于這一波段的通信技術剛好可以規避傳統環境光干擾的問題。另外，這種短波長光還有一個優點，那就是它允許非視距通信，因為它可以在充滿氣體分子和氣溶膠的環境中散射。

 

Wang及其同事開發的平面型LED陣列具有多種功能，有助于提高光輸出功率和墻插效率。具體來看，為了減少p型歐姆接觸對光的吸收，他們在p-GaN的頂部引入了一種微接觸，另外為了保證輸出光的各向同性，研究人員還在這一圓柱形Mesa上涂布了一層鋁。此外，研究人員在設計時，還提高了電流分布均勻性、減小發光區域以支持更高電流密度驅動、減小Mesa尺寸以降低應力。

 

該團隊目前已經開發了一系列Micro-LED器件：一個16 x 16的Micro-LED陣列，每顆LED芯片的直徑25 µm；一個8 x 8 的Micro-LED陣列，每顆LED芯片的直徑50 µm；一個4 x 4 的Micro-LED陣列，每顆LED芯片的直徑100 µm；一個2 x 2 的Micro-LED陣列，每顆LED芯片的直徑200 µm；所有這些陣列器件的發光面積都為0.125mm2。

 

經過測試，上述直徑25um的16 x 16陣列的Micro-LED器件，其在1150 A cm-2的注入電流密度下仍可以輸出83.5 mW的功率，另外它的墻插效率在注入電流達到775 A cm-2時也達到了 峰值——4.7%。之所以有如此大的性能提升，根本原因還是研究人員實施了一些減少光吸收、提高注入電流密度均勻性的措施。

 

對于日盲區的光通信應用前景，這種Micro-LED陣列器件希望非常大，首先這種器件的尺寸非常小，非常適合在長距離通信中實現高調制帶寬，另外也是最重要的，它可以在高注入電流密度下實現高光輸出功率。使用正交頻分復用技術對該器件進行的測量，結果表明在誤碼率為1.3 x 10-2的情況下，數據速率可以達到1 Gbit/s。

 

據介紹，該團隊的下一個目標之一是制造尺寸更小的平面型Micro-LED平行陣列器件，例如 1或2微米，當然他們還有一個目標就是推動這種Micro-LED結構器件的商業化。