UVC LED チップは効率のなものとして、 環境に配慮した紫外線光源こうげん、 殺菌消毒中、 みずせいじょう、 医療などの分野では幅広い応用の見通しがある。 しかしながら、 光効率減衰問題は、 その発展と応用を制約する重要なボトルネックである。 深く理解する UVC LED チップ光効率減衰の物理のメカニズム、 パフォーマンスの向上、 寿命を延ばすことは重要な意義がある。
ざいりょう特性の変化による光効果減衰
UVC LED チップのコアざいりょうは広帯域禁止半導体である、 例えば窒化アルミニウムガリウム （AlGaN） 。 ざいりょう自体の特性変化が光効果減衰の重要な原因の1つである。
長期のな作業中、 AlGaN ざいりょうに欠陥が発生する。 結晶成長中に空孔が生じることは避けられない、 転位などの原生欠陥、 電流注入と温度上昇によって、 これらの欠陥は移行します、 集約と増殖。 空格子点の移動は新しい複合中心を形成する可能性がある、 転位の増殖はキャリアの非放射再結合確率の増加を招く、 発光に使用されていたキャリア数を減少させる、 光効率を低下させる。
さらに、 ざいりょうの成分不均一性も光効果減衰を悪化させる。 AlGaN ざいりょう中アルミニウム （Al） 成分の分布が不均一であると、 バンド幅に変動が生じる、 局所のなポテンシャル井戸または障壁を形成する。 キャリアは輸送中にこれらの局所ポテンシャル場に捕捉される、 非放射再結合の可能性を高める、 さらに光効率の低下を招く。 しかも、 成分の不均一はざいりょうの光学特性にも影響する、 発光波長をドリフト、 デバイスの発光効率をさらに低下。
ヘテロ接合界面と量子井戸構造の劣化
UVC LED チップは通常多重量子井戸構造を用いている、 量子井戸は効率のな発光を実現するための重要な領域である、 ヘテロ接合界面の品質は量子井戸のパフォーマンスに重要な影響を与える。
ヘテロ接合界面での格子不整合は応力を生じる、 長期のな作業中、 応力の解放は界面に欠陥を生じる。 これらの界面欠陥はキャリアの複合中心となる、 量子井戸に到達する前にキャリアを非放射再結合させる、 量子井戸の発光効率を低下させる。 同時に、 界面欠陥はまた、 ヘテロ接合間のキャリアの輸送に影響を与える、 キャリアの輸送抵抗が増加、 光効果減衰をさらに悪化させる。
量子井戸構造の劣化も光効率減衰をもたらす重要な要素である。 電流と温度の作用の下で、 量子井戸の幅と深さが変化する。 量子井戸幅の増加はキャリアの閉じ込め作用を弱める、 量子井戸外部へのより多くのキャリアの拡散による非放射再結合。 量子井戸深さの減少はキャリアの放射再結合確率を低下させる、 光効率の低下を招く。
電極とオーミック接触の劣化
電極は UVC LED チップにおける電流注入のためのキーコンポーネント、 そのパフォーマンスの劣化はチップの光効率に直接影響する。
長期のな作業中、 電極ざいりょうが酸化する、 移行と分散。 電極の酸化により抵抗が増大する、 電流注入の難易度が向上、 チップの動作電流を減少させる、 光出力電力を低減する。 電極ざいりょうの移動と拡散により電極形状が変化する可能性もある、 破壊電極と半導体ざいりょうとの接触、 電流の均一注入にさらに影響を与える。
オーミック接触の劣化も光効果減衰の重要な原因の一つである。 オーミック接触は電極と半導体ざいりょうとの低抵抗接触を実現する鍵である、 その品質の良し悪しは電流の注入効率に直接影響する。 長期のな作業中、 オーミック接触領域では熱老化と化学変化が発生する、 接触抵抗の増大を招く。 接触抵抗の増加により、 電流が注入中により多くの焦耳熱を発生させる、 チップの発光効率を低下させるだけでなく、 チップ温度の上昇を引き起こす可能性もある、 他の部品の劣化を加速。
外部環境要因の影響
UVC LED チップの動作環境はその光効率減衰にも重要な影響を与える。
温度は影響 UVC LED チップパフォーマンスの重要な要素の1つ。 チップが動作すると大量の熱が発生する、 放熱不良の場合、 チップ温度の上昇を招く。 高温はざいりょう中の欠陥の進化を促進する、 量子井戸構造の劣化およびび電極とOhm接触の劣化速度。 同時に、 高温はまたキャリアの非放射再結合確率を増加させる、 発光効率の低下。
湿度や腐食性ガスも UVC LED チップのパフォーマンスに悪影響を与える。 湿度の高い環境はチップ表面の酸化と腐食を引き起こす、 チップの表面構造を破壊する、 光の抽出効率に影響する。 腐食性ガスはチップざいりょうと化学反応する、 ざいりょう特性の劣化を招く、 さらにチップの光効率に影響を与える。
以上をまとめると、 UVC LED チップ光効率減衰は複雑な物理過程である、 ざいりょう特性の変化に関する、 ヘテロ接合界面と量子井戸構造の劣化、 電極とオーミック接触の劣化およびび外部環境要因などの多方面。 これらの物理のメカニズムを深く研究する、 開発のための高パフォーマンス、 長生き UVC LED チップは重要な指導の意義を持っている。 将来、 ざいりょう成長プロセスの最適化による、 デバイスの構造設計の改善およびびパッケージと放熱パフォーマンスの改善などの措置、 効果のな抑制が期待される UVC LED チップの光効果減衰、 より多くの分野での広範な応用を推進する。