Saskaņā ar ārvalstu plašsaziņas līdzekļu ziņojumiem ASV Dienvidkarolīnas universitātes zinātnieki ir izstrādājuši pasaulē mazāko un spilgtāko dziļi ultravioleto gaismas diodi, kuras mikroshēmas izmērs ir tikai 5 mikroni un viļņa garums 281 nm. UVC LED masīva, kas sastāv no šīm mikroshēmām, spilgtums ir 361W · cm-2.
Tiek ziņots, ka šī gadsimta sākumā Dienvidkarolīnas Universitātes pētnieku grupa sāka izstrādāt mazus UV LED starpsavienojumu blokus. Pirmās paaudzes UV LED pikseļi ir 25 mikronu diametrā un veido 10 × 10 masīvu, kas uzlabo gaismas izejas jaudu, nodrošina īpaši augstu uzticamību un samazina strāvas pārslodzi. Tas galvenokārt ir balstīts uz standarta sērijas pretestību un papildu strāvas paplašināšanu.
Nesen komanda vēlreiz izpētīja šo struktūru dziļajam ultravioletajam gaismas avotam, koncentrējoties uz termiskās pretestības un pikseļu lieluma ietekmi uz emisijas jaudu.
Saskaņā ar komandas pārstāvja Ričarda Floida teikto, dziļo ultravioleto gaismas diožu izmēra samazināšana līdz mazāk nekā 20 mikroniem nepalielinās lielākās daļas ražošanas posmu grūtības, kā arī neprasa īpašu aprīkojumu. Piemēram, pētnieku komanda visos litogrāfijas posmos izmantoja standarta fotorezista masku (fotorezista maskēšana) un Kārļa Susa MJB-3 masku izlīdzinātāju (Mask Aligner).
Tomēr, lai nodrošinātu visu vafeļu vienveidību, pētnieku komanda optimizēja fotolitogrāfijas ekspozīcijas un izstrādes laiku zem 20 mikroniem un optimizēja atkausēšanas apstākļus p-poliskajam kontaktam.
Pētnieku komanda salīdzināja viena pikseļa LED atsauces objektu ar 90 mikronu diametru ar trim dažādām masīvu struktūrām: 36 pikseļu blokiem ar diametru 15 mikroni, 81 pikseļu blokiem ar 10 mikronu diametru un 324 pikseļiem ar diametru 15 mikroni. 5 mikronu pikseļu masīvam visas atstarpes ir 5 mikroni.
Pa kreisi: 5 mikronu savstarpēji savienots pikseļu masīvs (atstarpe starp pikseļiem ir 5 mikroni)
Pa labi: tas pats masīvs, ja līdzstrāvas strāva ir 60 mA (attēla avots: Dienvidkarolīnas Universitāte)
Izmantojot vafeļu mērīšanas metodi (izmantojot 500ns impulsu un 0,05% darba ciklu, lai samazinātu ierīces siltumu), tiek konstatēts, ka viens 5 mikronu (diametra) pikselis ar alumīnija radiatoru, ja piedziņas strāva ir 10,2 kA · Cm- pie 2 o' pulksteņa maksimālais spilgtums var sasniegt 291W · cm-2, kas ir 30 reizes lielāks par iepriekšminētā LED atsauces objekta spilgtumu.
Trīs dažādu masīvu pētījumu rezultāti rāda, ka, pateicoties izcilajai siltuma noņemšanas tehnoloģijai, kas novērš termisko sagrūšanu, pikseļu izmēra samazināšana var uzlabot veiktspēju. Salīdzinot ar vienas mikroshēmas atsauci, 324 pikseļu masīvu, kuru diametrs ir 5 mikroni, izejas jauda tiek palielināta vairāk nekā 5 reizes nepārtrauktā viļņa režīmā, un izejas jaudu var palielināt vairāk nekā 15 reizes impulsa režīmā.
Veicot šo pētījumu, pētnieku komanda atklāja, ka savstarpēji savienotā mikropikseļu masīva ārējā kvantu efektivitāte nesamazināsies, samazinoties pikseļu izmēram. Tāpēc pētnieki ir pārliecināti, ka var izstrādāt mazāku izmēru, neietekmējot ierīces veiktspēju. Dziļa UV gaismas diode.
Bet jāatzīmē, ka pētījumu rezultāti arī parāda, ka, samazinot ierīces izmēru, siltuma pretestība nedaudz samazināsies, bet tas ietekmēs tikai šo indeksu.
Pašlaik Dienvidkarolīnas Universitātes pētnieku komanda pēta procesu tehnoloģijas, lai uzlabotu gaismas ieguves efektivitāti, cerot izmantot neatkarīgus elektronus, lai kontrolētu šos pikseļus.
Tiek ziņots, ka šis atklājums pētniecībā palīdzēs veicināt UVC gaismas diodes, lai tās labāk konkurētu ar dzīvsudraba lampām lietojumos, kuriem nepieciešama augstas devas dziļa ultravioletā apstarošana. Galu galā dažās lietošanas vietās, piemēram, masku dezinfekcijā, dzīvsudraba lampu toksicitāte ir radījusi daudz bažu.
Lai gan pašreizējās UVC gaismas diodes fotoelektriskās konversijas efektivitātes, izmaksu veiktspējas un kalpošanas laika ziņā joprojām ir zemākas par dzīvsudraba lampām, nepārtrauktie sasniegumi tehnoloģijā galu galā veicinās dzīvsudraba lampu nomaiņu pret UVC gaismas diodēm.
