Segons informes de mitjans estrangers, científics de la Universitat de Carolina del Sud, als Estats Units, han desenvolupat el LED ultraviolat profund més petit i brillant del món amb una mida de xip de només 5 micres i una longitud d’ona de 281 nm. La matriu LED UVC composta per aquests xips té una brillantor de 361W · cm-2.
S'informa que a principis d'aquest segle, l'equip d'investigació de la Universitat de Carolina del Sud va començar a desenvolupar petites matrius d'interconnexió LED UV. La primera generació de píxels LED UV té un diàmetre de 25 micres i forma una matriu de 10 × 10, que millora la potència de sortida de llum, té una fiabilitat ultra alta i redueix la congestió actual. Es basa principalment en la resistència de sèrie estàndard i l’expansió de corrent auxiliar.
Recentment, l’equip va tornar a estudiar aquesta estructura per a la font de llum ultraviolada profunda, centrant-se en l’efecte de la impedància tèrmica i la mida dels píxels sobre la potència d’emissió.
Segons el portaveu de l’equip Richard Floyd, reduir la mida dels LED ultraviolats profunds a menys de 20 micres no augmentarà la dificultat de la majoria dels passos de producció ni requereix equips especials per completar. Per exemple, l'equip d'investigació va utilitzar una màscara de fotoresistència estàndard (Photoresist Masking) i Karl Suss MJB-3 aligner mask (Mask Aligner) en tots els passos de litografia.
No obstant això, per tal de garantir la uniformitat de tota l’hòstia, l’equip de recerca va optimitzar el temps d’exposició i desenvolupament de la fotolitografia per sota de 20 micres i va optimitzar les condicions de recuit per al contacte òhmic del pol p.
L’equip de recerca ha comparat un objecte de referència LED d’un sol píxel amb un diàmetre de 90 micres amb tres estructures de matriu diferents: matrius de 36 píxels amb un diàmetre de 15 micres, matrius de 81 píxels amb un diàmetre de 10 micres i 324 píxels amb un diàmetre de 15 micres. Per a la matriu de píxels de 5 micres, els buits són de 5 micres.
Esquerra: matriu de píxels interconnectats de 5 micres (l’espai entre píxels és de 5 micres)
Dreta: la mateixa matriu quan el corrent continu és de 60 mA (Font de la imatge: Universitat de Carolina del Sud)
Mitjançant el mètode de mesura on-hòstia (mitjançant pols de 500ns i cicle de treball del 0,05% per minimitzar la calor del dispositiu), es constata que un sol píxel de 5 micres (diàmetre) amb un dissipador de calor d'alumini, quan el corrent de conducció és de 10,2 kA · Cm- A 2 o' rellotge, la brillantor màxima pot arribar als 291W · cm-2, que és 30 vegades la brillantor de l’objecte de referència LED esmentat.
Els resultats de la investigació de tres matrius diferents mostren que, gràcies a la tecnologia d’eliminació de calor superior que elimina la flacciditat tèrmica, reduir la mida dels píxels pot millorar el rendiment. En comparació amb la referència d’un sol xip, la potència de sortida de les matrius de 324 píxels amb un diàmetre de 5 micres s’incrementa més de 5 vegades en mode d’ona contínua i la potència de sortida es pot augmentar més de 15 vegades en mode de pols.
Mitjançant aquesta investigació, l'equip d'investigació va trobar que l'eficiència quàntica externa de la matriu interconnectada de píxels no disminuirà a mesura que la mida del píxel es redueixi. Per tant, els investigadors confien que poden desenvolupar una mida més petita sense afectar el rendiment del dispositiu. LED UV profund.
Però cal tenir en compte que els resultats de la investigació també mostren que a mesura que es redueix encara més la mida del dispositiu, la impedància tèrmica disminuirà lleugerament, però només aquest índex es veurà afectat.
Actualment, l'equip d'investigació de la Universitat de Carolina del Sud està estudiant la tecnologia de processos per millorar l'eficiència de l'extracció de la llum, amb l'esperança d'utilitzar electrons independents per controlar aquests píxels.
S'ha informat que aquest avanç de la investigació ajudarà a promoure els LED UVC per competir millor amb les làmpades de mercuri en aplicacions que requereixin dosis altes d'irradiació ultraviolada profunda. Al cap i a la fi, en alguns llocs d’aplicació com la desinfecció de màscares, la toxicitat de les làmpades de mercuri ha causat moltes preocupacions.
Tot i que els LED UVC actuals són encara inferiors a les làmpades de mercuri en termes d’eficiència de conversió fotoelèctrica, rendiment dels costos i vida útil, els avenços continus de la tecnologia acabaran per promoure el procés de substitució de les làmpades de mercuri per LED UVC.
