UV LED可以廣泛應(yīng)用于殺毒、消菌、印刷和通信等領(lǐng)域，國際水俁公約的提出，促使UV LED的全面應(yīng)用更是迫在眉睫，但是高昂的技術(shù)成本嚴重限制了UV LED的應(yīng)用。UV LED商業(yè)化是否就此止步？——當然不會！

中科院在石墨烯上外延深紫外LED研究中取得新進展

III族氮化物由于其寬的直接帶隙與優(yōu)異的穩(wěn)定性，被廣泛用于發(fā)光二極管（LED）、激光器和大功率/高頻電子器件。其中，高品質(zhì)氮化鋁（AlN）薄膜的生長與深紫外LED的構(gòu)筑是目前氮化物領(lǐng)域研究的重點與熱點。目前，AlN薄膜主要是通過金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）的方法異質(zhì)外延生長在c-藍寶石、6H-SiC和Si（111）襯底上。然而，AlN與襯底之間存在較大的晶格失配與熱失配，使得外延層中存在較大的應(yīng)力與較高的位錯密度，顯著降低器件性能。與此同時，AlN前驅(qū)體在這類襯底上遷移勢壘較高，浸潤性較差，傾向于三維島狀生長，需要一定的厚度才可以實現(xiàn)融合，增加了時間成本。

二維原子晶體材料有助于實現(xiàn)單晶薄膜的范德華外延生長。其中，石墨烯具有平整的表面，優(yōu)異的化學穩(wěn)定性，可以承受很高的生長溫度，是非常理想的外延生長緩沖層。AlN在石墨烯緩沖層上的生長有望不受晶格失配的限制，可以有效釋放應(yīng)力、降低位錯密度，獲得高品質(zhì)薄膜，甚至可以解決大功率器件的散熱問題。與此同時，前驅(qū)體在石墨烯表面具有較低的遷移勢壘，可以加速橫向外延生長，在較低的厚度下即可得到平整薄膜。然而，由于石墨烯表面能低，AlN在石墨烯上成核困難，限制了單晶薄膜的生長。

日前，北京大學劉忠范院士的納米化學研究中心團隊和中科院半導體所李晉閩研究員的半導體照明中心團隊合作，開發(fā)出了石墨烯/藍寶石新型外延襯底，并提出了等離子體預處理改性石墨烯，促進AlN薄膜生長實現(xiàn)深紫外LED的新策略。在該工作中，研究人員利用CVD的方法，獲得了新型外延襯底——石墨烯/藍寶石襯底，此方法避免了石墨烯轉(zhuǎn)移過程中的污染、破損問題，目前已經(jīng)在北京石墨烯研究院實現(xiàn)了小批量規(guī)模化制備。通過DFT計算發(fā)現(xiàn)等離子體預處理向石墨烯中引入的吡咯氮，可以有效促進AlN薄膜的成核生長。在較短的時間內(nèi)即可獲得高品質(zhì)AlN薄膜，其具有極低的應(yīng)力，較低的位錯密度，構(gòu)筑的深紫外LED器件表現(xiàn)出了良好的器件性能。

該成果以題為“Improved Epitaxy of AlN Film for Deep-Ultraviolet Light-Emitting Diodes Enabled by Graphene”發(fā)表在Advanced Materials上。

圖1 藍寶石上石墨烯的生長與等離子體預處理

a) 兩英寸石墨烯/藍寶石襯底的實物照片，b) 石墨烯薄膜的光學顯微鏡照片，c) 石墨烯的邊緣層數(shù)，d) 石墨烯的原子像，e) 石墨烯薄膜在經(jīng)過氮等離子體預處理前后的拉曼光譜，f) 石墨烯經(jīng)氮等離子體處理后的C1s XPS譜圖，g) N1s XPS 譜圖，h) Al原子與氮等離子體預處理引入的吡咯N的吸附能，i) 石墨烯與AlN薄膜界面的差分電荷分布圖，j) 與N不同近鄰位置Cπ軌道態(tài)密度。

圖2AIN薄膜在石墨烯/藍寶石襯底上的快速生長

a) AlN薄膜在等離子體預處理的石墨烯/藍寶石襯底上的生長過程示意圖，AlN優(yōu)先在N缺陷位置處成核，前驅(qū)體在石墨烯薄膜上快速遷移，促進AlN橫向生長，在短時間內(nèi)獲得平整薄膜，

b) AlN在等離子體預處理的石墨烯/藍寶石襯底上成核階段的AFM圖，

c) AlN在傳統(tǒng)藍寶石襯底和等離子體預處理的石墨烯/藍寶石襯底上成核密度與尺寸分布統(tǒng)計結(jié)果，

d) 在等離子體預處理的石墨烯/藍寶石襯底上獲得的AlN 薄膜的SEM圖，

e) 在等離子體預處理的石墨烯/藍寶石襯底上獲得的AlN 薄膜的AFM圖，

f) 在傳統(tǒng)藍寶石襯底和等離子體預處理的石墨烯/藍寶石襯底上獲得的AlN薄膜的Raman表征，證明石墨烯可以有效釋放應(yīng)力，

g) 等離子體預處理的石墨烯/藍寶石襯底上（0002）AlN薄膜的XRD 搖擺曲線，證明石墨烯可以有效降低位錯密度。

圖3 AIN與石墨烯/藍寶石襯底的外延關(guān)系

a) AlN/Graphene/Al2O3的XRD-φ掃描，

b) AlN/Graphene/Al2O3界面的選區(qū)電子衍射，AlN晶胞相比于Al2O3晶胞旋轉(zhuǎn)30°，

c) AlN/Graphene/Al2O3的界面結(jié)構(gòu)示意圖，

d) AlN/Graphene/Al2O3界面STEM圖，

e) 與(d)圖相對應(yīng)的Al元素的EDS面掃描結(jié)果，

f) 原子分辨的AlN/Graphene/Al2O3界面，可以看到石墨烯存在。

圖4 石墨烯基深紫外LED器件構(gòu)筑與性能

a) 石墨烯基深紫外LED器件結(jié)構(gòu)示意圖，

b) 石墨烯基深紫外LED結(jié)構(gòu)XRD搖擺曲線，

c) 有無石墨烯構(gòu)筑的深紫外LED的電致發(fā)光譜，

d) 有無石墨烯構(gòu)筑的深紫外LED的I-V曲線，

e) 有無石墨烯構(gòu)筑的深紫外LED的光輸出功率隨注入電流變化曲線，

f) 石墨烯基深紫外LED在不同注入電流下的歸一化發(fā)光光譜。

該工作成功的實現(xiàn)了AlN薄膜在石墨烯/藍寶石襯底上的準范德華外延生長，并構(gòu)筑了高性能石墨烯基深紫外LED器件。DFT計算表明，在AlN生長之前，等離子體處理引入的吡咯N可以極大地促進AlN成核的成核能力并提高生長速率。單層石墨烯的存在沒有改變藍寶石襯底與AlN薄膜的外延關(guān)系，保證了單晶薄膜的生長，而且由于較弱的界面相互作用有效地降低了AlN薄膜的位錯密度與應(yīng)力。構(gòu)筑的深紫外LED具有極低的開啟電壓，較高的輸出功率和出色的可靠性。相比于傳統(tǒng)工藝，此方法還省略了低溫緩沖層，節(jié)省MOCVD生長機時，降低成本。該工作為AlN薄膜的生長提供了新思路，并為石墨烯的大規(guī)模關(guān)鍵應(yīng)用提供了切實可行的方法。（來源于微信公眾號Wiley威立）

RayVio 的UVB LED，有助于銀屑病和白癜風治療

據(jù)報道，RayVio的XR 308 nm中波紫外線LED是改善銀屑病和白癜風治療方案的關(guān)鍵。

RayVio首席創(chuàng)新官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Yitao Liao表示：“紫外線治療銀屑病和白癜風的方法一直受限于設(shè)備的規(guī)模和成本以及對周圍健康組織的風險。準分子激光系統(tǒng)解決了治療靶向問題可避免損害健康皮膚，但是設(shè)備較大且價格非常昂貴。而我們的308nm紫外線LED則可應(yīng)用于便捷攜帶的小型手持設(shè)備。”

RayVio的單顆LED封裝在308 nm波段已經(jīng)實現(xiàn)了最高300 mW的創(chuàng)記錄光輸出功率，并且已經(jīng)向客戶提供該型號的測試樣品。RayVio不斷深化研究UVB LED在光療和光照補充維生素D方面的應(yīng)用，公司計劃在2019年內(nèi)推出一款更加強大的293 nm UVB LED產(chǎn)品。

據(jù)悉，RayVio在UVB紫外線應(yīng)用領(lǐng)域的工作是對其領(lǐng)先的深紫外線UVC LED殺菌技術(shù)的補充。RayVio的UVC LED為水質(zhì)凈化等消毒滅菌應(yīng)用提供業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的性能。（來源：美通社）

日亞化宣布推出新型深紫外LED

日前，日亞化（Nichia）宣布推出新型深紫外LED，零件號NCSU334A。

日亞化多年來在UVA LED方面取得了很大的成功，特別是在常規(guī)的樹脂固化應(yīng)用中。

日亞化的這款新型280nm UVC NCSU334A能夠利用固態(tài)照明解決大眾市場對水凈化和空氣消毒的目標。NCSU334A體積小（6.8mm x 6.8mm）、性能強（350mA時典型光功率為55mW），可實現(xiàn)系統(tǒng)小型化和長壽命解決方案。

傳統(tǒng)的UVC LED（200-280nm）具有比UVA LED（365-405nm）更復雜的晶體生長和更短壽命的問題。與傳統(tǒng)的紫外燈相比，NCSU334A可以顯著延長使用壽命。此外，該LED采用新開發(fā)的密封封裝，不易受外部環(huán)境條件的影響，因此可用于各種惡劣環(huán)境。

日亞化希望這款LED有助于完全替代汞燈。未來，日亞化將繼續(xù)提高其UVC LED產(chǎn)品組合的性能，利用固態(tài)照明的特點創(chuàng)造一個新的深紫外線市場。（編譯:LEDinside James）

一款采用UV石英紫外線燈管的除螨吸塵器

4月17日，小米有品上架了一款美的除螨吸塵器，具備高頻拍打，紫外線除螨，7.5千帕大吸力，90度旋轉(zhuǎn)手柄，1.3kg輕體重，無線除螨等特色，售價699元。

圖片來源：小米有品

美的除螨吸塵器每分鐘11000次高頻拍打，滲透床墊被褥深層，由里到外層層振出塵螨，從根源除螨。官方稱，經(jīng)過權(quán)威機構(gòu)認證，殺菌除螨率99.99%。

其采用UV石英紫外線燈管，能夠有效殺死螨蟲和細菌，并有紫外線保護裝置，做到了離開床單時自動燈滅。美的除螨吸塵器三圍尺寸280x114x198mm，僅重1.3kg，久用不累。長方造型，邊角沙發(fā)縫，都能清掃無遺漏。

圖片來源：小米有品

與此同時，高達7500Pa的強大吸力，螨蟲瞬間被吸走，吸走塵螨、頭發(fā)皮屑。雙重海綿過濾將過敏原和塵螨臟污密封在塵盒，防止二次污染。內(nèi)置2000mAh電池，續(xù)航20分鐘，最大噪音70dB（A）。（來源：快科技）

國星光電全面布局UV LED

去年8月，國星光電正式成立了非視覺光源事業(yè)部，聚焦紅外、紫外、動植物光照等細分領(lǐng)域。UV LED領(lǐng)域方面，國星光電在UVA/UVB/UVC上已全面布局，自2016年以來，陸續(xù)推出近紫外LED、深紫外LED及模組，產(chǎn)品波長范圍寬、可靠性高，市場上反饋良好，目前已與多家知名廠商建立了合作伙伴關(guān)系。

國星UV LED產(chǎn)品包括誘蚊、美甲系列，工業(yè)固化系列，殺菌、光療、凈化系列，產(chǎn)品波段范圍廣、功率范圍廣、兼容性強、散熱性能佳、環(huán)境耐久性強，廣泛應(yīng)用在殺菌、光療、固化、光觸媒、植物生長、誘蚊、美甲等領(lǐng)域。

國星UV LED系列產(chǎn)品，采用高可靠性材料、卓越的封裝工藝，具有更低的熱阻、更高的出光、更好的氣密性。以硅膠3535系列為例，其結(jié)合納米封裝技術(shù)，極大的降低了器件的熱阻，熱阻比常規(guī)封裝產(chǎn)品降低40%以上，器件散熱更好，壽命更長。同時設(shè)計更合理的一次透鏡封裝，光功率比常規(guī)產(chǎn)品提升6%以上。

一直以來，國星光電圍繞“技術(shù)高精尖化”的戰(zhàn)略布局，積極儲備前瞻技術(shù)、布局新興細分領(lǐng)域。未來，國星光電將進一步豐富UV LED產(chǎn)品，更深入推進UV LED產(chǎn)品在殺菌、光療、誘蚊、美甲、工業(yè)固化等領(lǐng)域的全面應(yīng)用，為市場提供更加專業(yè)的解決方案和高品質(zhì)的產(chǎn)品，推動UV LED在日常生活中廣泛應(yīng)用。

UV LED應(yīng)用前景廣闊

近年來，外部環(huán)境復雜，行業(yè)競爭激烈，新技術(shù)不斷突破，LED新型領(lǐng)域不斷發(fā)展。伴隨著LED行業(yè)細分領(lǐng)域的不斷拓展，UV LED成為細分領(lǐng)域的新藍海，受到了業(yè)內(nèi)的高度關(guān)注，吸引了各大廠商投資布局。根據(jù)LEDinside研究報告顯示，UV LED市場產(chǎn)值于2017年成長至2.23億美金，預估2022年將會到達12.24億美金，2017-2022年復合成長率達33%。除固化市場穩(wěn)定成長之外，表面殺菌、靜止水殺菌、流動水殺菌為未來五年（2018-2022）主要成長動能。

提到UV LED大家并不陌生，UV LED是指發(fā)光波長400nm以下的LED，又可進一步分為UVA（320-400nm）、UVB（280-320nm）、UVC（200-280nm）。隨著水俁公約生效，含汞產(chǎn)品將被逐步限制使用，UV LED不含汞，環(huán)保安全，同時可有效解決傳統(tǒng)汞燈含臭氧、啟動慢、能效差、壽命短等痛點，其市場發(fā)展?jié)摿Ψ浅＞薮蟆?/p>

在UV LED市場應(yīng)用中，目前UVA占有較高的市場份額，其典型應(yīng)用為工業(yè)固化、美甲、誘蚊、光觸媒等領(lǐng)域。UVB與UVC則主要應(yīng)用于殺菌、消毒，醫(yī)學光療等，其中UVB以光療為主，UVC則主要應(yīng)用于殺菌消毒。

在光觸媒領(lǐng)域，UV LED照射光觸媒可使通過的空氣中的有機污染源(甲醛、VOC)分解成無毒無污染的水和二氧化碳，使無機污染物(NOx , NH3)氧化成NO3-，進而實現(xiàn)殺菌消毒、 分解空氣污染物等功能。

此外，UV LED也可用于植物生長。近年來，室內(nèi)、大棚種植蓬勃發(fā)展，解決了寒冷地區(qū)冬季缺乏新鮮蔬菜的問題，但部分上市的室內(nèi)、大棚蔬菜水果存在色澤偏暗、味道不鮮等品質(zhì)問題。究其原因是多方面的，但由于光照不足特別是缺少正常光線中紫外線成分也許是關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)，在大棚等室內(nèi)種植補充一定劑量的UV照射，可影響植物生長、生理活動，進而起到改善植物品質(zhì)的作用。

同時，UV LED在光療領(lǐng)域的應(yīng)用也逐步普及，UVB LED照射可有效治療銀屑病、白癜風等多種皮膚病。與傳統(tǒng)的NB UVB紫外線光療儀和準分子激光治療儀相比，UVB-LED能做得更小型化，方便攜帶使用，優(yōu)勢更加突出。

最佳商業(yè)機會在？

可見光LED產(chǎn)業(yè)的很大一部分已經(jīng)轉(zhuǎn)向紫外線LED。 然而，根據(jù)目標波長，制定的策略因廠家而異。一些廠商仍然專注于設(shè)備制造，而其他人則垂直整合模塊和系統(tǒng)。例如，在UVA LED中，Ushio負責生產(chǎn)UVALED芯片，封裝，固化模塊也提供給打印機制造商或終端用戶。在UVC中，Nikkiso最初是一家UVC LED制造商，但在2016年通過收購Aqui Sense Technologies已經(jīng)轉(zhuǎn)向模塊和系統(tǒng)級別。

除了紫外LED廠商之外，一些新進入者也試圖進入該行業(yè)，主要是在模塊或系統(tǒng)層面，這代表了商業(yè)機會方面的最佳點。未來UV-C LED市場將走向兩極化發(fā)展：一些廠商將進入一般消費市場，而另一些廠商將進入高端商業(yè)/工業(yè)市場。