记者从中国科大获悉，该校微电子学院孙海定和龙世兵课题组，利用蓝宝石衬底斜切角调控量子阱实现三维载流子束缚，突破了紫外LED发光性能。相关成果日前发表在《先进功能材料》上。

紫外线虽然在太阳光中能量占比仅5%，但广泛应用于空气杀菌、水体净化和固体表面除菌消毒等领域。传统的紫外光源一般是采用汞蒸气放电的激发态来产生紫外线，有着功耗高、发热量大、寿命短、反应慢、有安全隐患等诸多缺陷。新型深紫外光源则采用发光二极管发光原理，相对于传统的汞灯拥有诸多的优点，其中最为重要的优势在于其不含有毒汞元素。2020年将全面禁止含有汞元素紫外灯的使用。因此，开发出一种全新的环保、高效紫外光源，成为了人们迫切需要应对的重要挑战。

基于宽禁带半导体材料的深紫外发光二极管成为这一新应用的不二选择。然而，要想实现紫外LED的高效发光并不总是那么容易。人们发现，当电子和空穴复合时，并不总是一定产生光子，这一效率被称之为内量子效率。

科研人员巧妙通过调控蓝宝石衬底的斜切角，大幅提升紫外LED的IQE和器件发光功率。研究发现，当提高衬底的斜切角时，紫外LED内部的位错得到明显抑制，器件发光强度明显提高。当斜切角衬底达到4度时，器件荧光光谱的强度提升了一个数量级，而内量子效率也达到了破纪录的90%以上。

这项研究将会为高效率的全固态紫外光源的研发提供新的思路：无需昂贵的图形化衬底和复杂的外延生长工艺，而仅仅依靠衬底的斜切角的调控和外延生长参数的匹配和优化，就有望将紫外LED的发光特性提高到与蓝光LED相媲美的高度，为高功率深紫外LED的大规模应用奠定实验和理论基础。

来源：科技日报