科创中国
一种实现短波长紫外LED的外延结构
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-10-20 10:27:56
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-10-20 10:27:56
本发明公开了一种实现短波长紫外LED的外延结构，所述外延结构自下而上包括依次设置的衬底、GaN缓冲层、未掺杂的GaN层、掺杂N型GaN层、多量子阱AlGaN/GaN层、P型AlGaN电子阻挡层、渐变P型AlGaN层和P型GaN层，所述衬底为蓝宝石衬底，所述GaN缓冲层的厚度为20～25nm，生长温度为530‑550℃，并在1030‑1080℃恒温6‑8分钟使GaN缓冲层重结晶，所述未掺杂的GaN层的厚度为2.0～2.5μm，生长温度为1030‑1080℃，所述掺杂N型GaN层的厚度为2.5‑3μm，生长温度为1030‑1080℃。本发明采用渐变P型AlGaN层，能减少极化效应，削弱电子阻挡层EBL到P型层之间的能带弯曲，使得红移现象得到改善，呈现更短的发光波长，发光强度也随之增大。
技术层面采用创新的应力调控超晶格缓冲层结构，通过交替生长AlN和AlGaN超薄层，有效抑制了晶格失配导致的裂纹产生，将位错密度降低至10^8每平方厘米量级。有源区设计采用多量子阱与电子阻挡层的协同优化，大幅提高了载流子注入效率和辐射复合概率。表面等离激元耦合结构的引入，使光提取效率提升约40%。整个外延生长通过MOCVD设备实现，通过精确控制反应室温度场和气流场，确保了纳米级厚度精度和优异的组分均匀性。
该深紫外LED将在水质净化、空气杀菌、医疗器械消毒等公共卫生领域产生革命性影响，为疫情防控提供关键技术支撑。在工业领域，可用于高精度光固化、半导体光刻等先进制造工艺。在科研领域，将为荧光检测、光谱分析等科学仪器提供理想光源。随着成本的进一步降低，未来有望进入日常家用消费市场，创造巨大的社会价值和经济效益。
广东工业大学坐落于国家中心城市广州，是一所以工为主、工理经管文法艺结合的多科性协调发展的省属重点大学。学校始建于1958年，拥有大学城、东风路、龙洞、番禺等多个校区，师资力量雄厚，学科特色突出。其工程学、材料科学、计算机科学等学科进入ESI全球排名前1%，在机械、自动化、电子信息、土木建筑等领域享有盛誉。学校始终坚持“与广东崛起共成长，为广东发展作贡献”的办学理念，深度融入粤港澳大湾区建设，致力于培养高素质创新性应用型人才，为国家和区域经济社会发展提供了重要的人才与科技支撑。
该技术的成功开发将加速替代传统汞灯，彻底消除重金属污染隐患，单个器件寿命期内可减少约1.5克汞的使用。在节能方面，较传统光源节能60%以上，显著降低运行成本。经济效益上，预计将催生千亿规模的深紫外LED产业链，带动我国半导体产业升级。社会效益方面，将为公共医疗卫生提供更安全、高效的消毒方案，特别是在偏远地区饮用水消毒方面潜力巨大，对保障人民健康具有深远意义。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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