【前沿技术】三安光电副总经理张中英介绍UVB & UVC AlGaN基深紫外LED器件的最新进展
固态紫外器件技术分会现场
近日，由国家半导体照明工程研发及产业联盟（CSA）与第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）主办，南方科技大学微电子学院与北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司共同承办的第十七届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA 2020）暨2020国际第三代半导体论坛（IFWS 2020）在深圳会展中心召开。
厦门三安光电股份有限公司副总经理&GaN事业部总经理 张中英
期间，厦门三安光电股份有限公司副总经理GaN事业部总经理张中英出席论坛，并在由山西中科潞安紫外光电科技有限公司、中微半导体设备（上海）股份有限公司共同协办的“固态紫外器件技术分会”上，分享了《UVB & UVC AlGaN基深紫外LED器件的最新进展》报告。他报告中，主要介绍了量子结构设计与高质量外延，优化芯片结构获得高性能AlGaN-DUV-LED，DUV LED产品线和模块解决方案等内容。
UVB & UVC里程碑
据行业数据显示，2019年全球UV LED市场规模约为27.4亿元，同比增长31%；预计2020-2024年，全球UV LED市场将继续保持30%左右的速度增长，到2024年市场规模将达到100亿元以上。现阶段，全球UV LED主要应用在固化、检测、防伪等领域，但空气、水净化杀菌领域需求正在快速增长，未来将成为UV LED行业发展的重要推动力。
报告中介绍，DUV LED经过近20年的发展，研发水平EQE<20%，DUV LED产品WPE%<5%。
近两年技术目标展望，310nm电光转换效率WPE~ 9% (2020)，WPE~12% (2021)；285nm电光转换效率WPE~ 8% (2020)，WPE~10% (2021)；265nm，WPE~4.5% (2020)，WPE~6.0% (2021)。
报告中透露，三安光电在275nm，2020 三季度的WPE~4.0% ，在2021指标WPE~5.0%。
其中，InGaN基绿光 & 蓝光 LED，WPE>50%，最大功率（>5W/cm2）＞10000 hours。AlGaN基UV LED，WPE<5%，最大功率（＜100mW/cm2）＞1000 hours。当前该类器件仍存在较高的技术壁垒，外延生长与芯片技术，仍是业界需要攻克的难点。
AlGaN基深紫外发光二极管（DUV）具有寿命长、波长可调、环境友好、方向性好、开关速度快、结构紧凑、灵活性强等优点，在水中取代传统的紫外光源（特别是汞灯）方面显示出巨大的应用潜力净化、表面灭菌、生物医学等。然而，AlGaN基DUV-led的实际应用还存在一些技术问题。
而提高器件的外量子效率（EQE）是目前急需解决的主要问题之一，它通常低于10%，且受内部量子效率（IQE）和光提取效率（LEE）的影响。
研究以奈米图形蓝宝石基板（NPS）及超晶格插入层来减少层内缺陷与应变，来外延生长高晶质AlN与AlGaN层。研究了周期超晶格结构和脉冲δ掺杂对Mg元素激活特性的影响，以提高Mg元素的掺杂效率和激活效率。
为了改善器件的LEE特性，引入了新型TCL-Al高反射电极与微结构相结合，以提高器件的出光角和输出效率。在此基础上，研制出工作电流为100mA的高性能AlGaN-DUV-led，输出功率为34mw。从产品角度出发，对DUV-LED芯片和封装模块的稳定性进行了研究。
报告中透露，针对实现高效DUV LED外延，芯片和封装的关键技术开展工作，已实现量产化。
三安深紫外产品布局，其中小功率Po < 5mW, If: 20-40mA，主要应用于静态水杀菌/抑菌/表面杀菌/抑菌空气净化/其他应用等；中功率Po 10~20mW, If: 100-200mA，应用于静态水杀菌/抑菌表面杀菌/抑菌/空气净化；大功率
Po 30~60mW, If: 350-600mA和超大功率Po 100-200mW, If: 350-600mA主要用于动态水杀菌/抑菌，瞬间式杀菌/医疗应用。
三安光电DUVLED产品线及解决方案
张中英主要研究方向为III/V族化合物半导体材料与光电组件，入选“福建省百人计划”，现担任三安光电股份有限公司副总经理兼氮化镓事业部总经理。在Ⅲ/Ⅴ族化合物半导体领域资厉20年，积累了丰富的经验，已承担国家科技部、工信部、发改委4项重大项目，申请相关专利43项，发表学术论文30篇。
（内容根据现场资料整理，如有出入敬请谅解）
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