“秒杀”新冠病毒,第三代半导体团队开发出高功率密度深紫外光源

2020-11-30
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2020年初爆发并持续至今的新冠肺炎病毒严重影响了人类生产生活的正常发展,现已感染数千万人,夺去百万生命。在这场旷日持久的战疫中,高效且快速的杀菌技术正受到高度重视与关注。在当今众多消毒方法中,深紫外光线消毒以其杀菌效果高效、无持续伤害等优点被广泛应用于各种消杀场景中。

与传统化学方法不同的是,深紫外线(UVC,200-280 nm)能够通过直接破坏病毒遗传物质的方式实现快速、彻底杀菌。传统的深紫外光源多为低压汞灯,对环境安全和人体健康均存在潜在威胁,而其易碎、体积大等缺点又进一步限制了应用场合。近年新兴的AlGaN基深紫外LED,凭借材料安全可靠、环保、易于实现小型化等优点,在紫外杀菌领域一枝独秀,展现了极大的应用潜力。深紫外LED在科学研究和商业化产品中已取得了一定进展,但存在的若干瓶颈问题直接导致其电光转化效率,相较于蓝光LED,依然具有一定差距,并直接影响其在杀菌消毒领域的进一步扩展。例如,深紫外LED“地基”AlN模板的晶体质量依然有待提高,p型AlGaN空穴激活偏低等。

针对以上问题,松山湖材料实验室第三代半导体材料与器件团队联合北京大学、中国医学科学院,自主研发实现了高功率密度的深紫外集成光源模组,并成功验证光源对新型冠状病毒的超快速杀菌效果。

 

高性能UVC LED集成的高功率密度深紫外光源

 

高功率密度深紫外光源研发工作覆盖上游材料外延、中游芯片设计制备、下游器件封装与模组组装全产业链范围,即:在外延端基于纳米级图形化衬底和高温MOCVD技术,获得高晶体质量的AlGaN基深紫外LED外延结构;在中游流片端通过设计电极结构与摸索电极工艺实现高电流注入效率与高出光效率;在下游通过优化封装工艺与电路设计,实现寿命长且稳定性优异的高功率杀菌模组。

通过与中国医学科学院BSL-3级实验室的紧密合作,团队首次实现了1秒内对新型冠状病毒高于99.99%的瞬间杀灭。该结果充分显现了AlGaN基深紫外LED在对抗新冠病毒中的巨大应用潜力,为未来的紫外杀毒研究提供了重要参考。

 

深紫外集成光源在1秒内杀灭新冠病毒实验结果

相关研究成果“Sec-eliminating the SARS-CoV-2 by AlGaN based high power deep ultraviolet light source”于2020年11月25日发表于材料领域知名期刊《Advanced Functional Materials》(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202008452)。该研究成果得到了广东省重点领域研发计划、广东省基础与应用基础研究基金等项目的大力支持。

【文章详情】Sec-Eliminating the SARS-CoV-2 by AlGaN Based High Power Deep Ultraviolet Light Source.pdf

撰稿:第三代半导体材料与器件团队