Selon des médias étrangers, des scientifiques de l'Université de Caroline du Sud aux États-Unis ont développé la LED ultraviolette profonde la plus petite et la plus lumineuse au monde avec une taille de puce de seulement 5 microns et une longueur d'onde de 281 nm. La matrice de LED UVC composée de ces puces a une luminosité de 361 W·cm-2.
Il est rapporté qu'au début de ce siècle, l'équipe de recherche de l'Université de Caroline du Sud a commencé à développer de petits réseaux d'interconnexion LED UV. La première génération de pixels LED UV a un diamètre de 25 microns et forme un réseau 10 × 10, ce qui améliore la puissance de sortie lumineuse, a une fiabilité ultra-élevée et réduit la congestion actuelle. Il est principalement basé sur la résistance série standard et l'expansion du courant auxiliaire.
Récemment, l'équipe a de nouveau étudié cette structure pour la source de lumière ultraviolette profonde, en se concentrant sur l'effet de l'impédance thermique et de la taille des pixels sur la puissance d'émission.
Selon le porte-parole de l'équipe, Richard Floyd, la réduction de la taille des LED à ultraviolets profonds à moins de 20 microns n'augmentera pas la difficulté de la plupart des étapes de production et ne nécessitera pas non plus d'équipement spécial. Par exemple, l'équipe de recherche a utilisé un masque photorésistant standard (Photoresist Masking) et un aligneur de masque Karl Suss MJB-3 (Mask Aligner) dans toutes les étapes de la lithographie.
Cependant, afin d'assurer l'uniformité de l'ensemble de la plaquette, l'équipe de recherche a optimisé le temps d'exposition et de développement de la photolithographie en dessous de 20 microns, et optimisé les conditions de recuit pour le contact ohmique de pôle p.
L'équipe de recherche a comparé un objet de référence LED à un seul pixel d'un diamètre de 90 microns avec trois structures de matrice différentes : 36 matrices de pixels d'un diamètre de 15 microns, 81 matrices de pixels d'un diamètre de 10 microns et 324 pixels d'un diamètre de 15 microns. Pour la matrice de pixels de 5 microns, les écarts sont tous de 5 microns.
À gauche : matrice de pixels interconnectés de 5 microns (l'écart entre les pixels est de 5 microns)
À droite : le même réseau lorsque le courant continu est de 60 mA (Source de l'image : Université de Caroline du Sud)
Grâce à la méthode de mesure sur plaquette (en utilisant une impulsion de 500 ns et un cycle d'utilisation de 0,05 % pour minimiser la chaleur de l'appareil), on constate qu'un seul pixel de 5 microns (diamètre) avec un dissipateur thermique en aluminium, lorsque le courant d'entraînement est de 10,2 kA ·cm- A 2 o'horloge, la luminosité maximale peut atteindre 291W·cm-2, soit 30 fois la luminosité de l'objet de référence LED mentionné ci-dessus.
Les résultats de recherche de trois matrices différentes montrent que, grâce à la technologie supérieure d'élimination de la chaleur qui élimine l'affaissement thermique, la réduction de la taille des pixels peut améliorer les performances. Par rapport à la référence monopuce, la puissance de sortie des réseaux de 324 pixels d'un diamètre de 5 microns est augmentée de plus de 5 fois en mode onde continue, et la puissance de sortie peut être augmentée de plus de 15 fois en mode impulsion.
Grâce à cette recherche, l'équipe de recherche a découvert que l'efficacité quantique externe du réseau de micropixels interconnectés ne diminuera pas à mesure que la taille des pixels diminue. Par conséquent, les chercheurs sont convaincus qu'ils peuvent développer une taille plus petite sans affecter les performances de l'appareil. LED UV profonde.
Mais il convient de noter que les résultats de la recherche montrent également qu'à mesure que la taille de l'appareil est encore réduite, l'impédance thermique diminuera légèrement, mais seul cet indice sera affecté.
Actuellement, l'équipe de recherche de l'Université de Caroline du Sud étudie la technologie des procédés pour améliorer l'efficacité d'extraction de la lumière, dans l'espoir d'utiliser des électrons indépendants pour contrôler ces pixels.
Il est rapporté que cette percée dans la recherche aidera à promouvoir les LED UVC pour mieux concurrencer les lampes au mercure dans les applications nécessitant une irradiation ultraviolette profonde à forte dose. Après tout, dans certains lieux d'application tels que la désinfection des masques, la toxicité des lampes au mercure a suscité de nombreuses inquiétudes.
Bien que les LED UVC actuelles soient encore inférieures aux lampes au mercure en termes d'efficacité de conversion photoélectrique, de coût et de durée de vie, les avancées technologiques continues favoriseront à terme le processus de remplacement des lampes au mercure par des LED UVC.
