我国自主研制深紫外LED器件助力疫情防控

日期:2022-07-21 来源:半导体产业网阅读:825
核心提示:国家自然科学基金委简报发布由我国自主研制深紫外LED器件成果。我国科学家通过持续攻关,自主研制出高效率深紫外LED器件,可在1秒内杀死99.99%的新冠病毒,有效助力疫情精准防控。
 半导体产业网讯:近日,国家自然科学基金委简报发布由我国自主研制深紫外LED器件成果。深紫外光可以高效灭杀包括“新冠”在内的绝大部分病毒和细菌,但深紫外发光二极管(LED)面临发光效率低的瓶颈难题。我国科学家通过持续攻关,自主研制出高效率深紫外LED器件,可在1秒内杀死99.99%的新冠病毒,有效助力疫情精准防控。
 
与消毒液消杀相比,使用深紫外光灭杀新冠病毒,可以避免化学试剂残留引起的二次污染,有效实现人居环境的实时消杀。汞灯是传统使用的深紫外线消杀光源,但其体积大、易碎、启动时间长、使用寿命短、含有剧毒元素汞,3毫克汞就会污染 1000吨水、300立方米的空气。联合国环境规划署于2013年通过了《水俣公约》,旨在全球范围内控制和减少汞排放。深紫外 LED是一种基于第三代氮化物宽带隙半导体材料制备而成的新型半导体光源,具有环保无汞、小巧易于集成、牢固可靠等优点。研究表明,不同波长的紫外线对病毒和细菌的消杀效率差别显著,波长260~280纳米之间的紫外线消杀效率最高,而氮化物深紫外LED可以通过控制发光材料的组成将紫外线精准集中在上述波长范围内。因此,氮化物深紫外LED是代表未来发展趋势的理想光源,然而其发光效率低,远没有达到经济适用水平。中国科学院半导体研究所李晋闽和闫建昌研究员领衔的科研团队,在国家重大科研仪器研制项目和优秀青年科学基金等支持下,研制出高效率深紫外LED器件,有效助力疫情精准防控。
 
为解决深紫外LED发光效率低的世界性难题,团队通过开发新型衬底材料及其生长方法、研制新型电子阻挡层材料两种策略,提升深紫外LED的发光效率,自主研制出波长在260~280纳米之间的高效率深紫外LED 器件。团队通过山西中科潞安产业化平台进行深紫外LED相关技术成果的应用转化,有力支撑了深紫外LED芯片技术产业化与核心器件国产化。中科潞安基于团队研制的深紫外LED开发出了大功率消杀产品,其中心发光波长为275纳米,经中国科学院武汉病毒研究所权威测试,该产品可在1秒内杀死99.99%的新冠病毒。经专家论证,认为深紫外LED相关消杀方案和产品满足了空气、水和物体表面等相关场景的消毒需要和人机共存的光生物要求,可以在有人情况下对环境进行消杀。相比于传统的汞灯照射,深紫外LED消杀产品无臭氧、可瞬间启停,再配合相关的控制系统,可以实现人走即开、人来即停,填补了国产深紫外LED技术产品在公共卫生安全与科技防疫方面的技术空白。
 
深紫外LED相关技术和产品在山西省长治市医院、学校、高新区管委会办公楼、王村机场新建航站楼、大焦高铁长治东站、以及山西中医药大学等区域开展示范应用,在较大范围内实现了高效可靠、安全性好的全方位消杀目标。北京2022冬奥会期间,奥运村、奥运物流中心等场地广泛采用了基于团队深紫外 LED技术所研制的包裹消毒机、杀菌机器人、空气消毒机等设备,有效阻断了病毒通过空气和物品传播,用绿色科技手段助力疫情精准防控,保障冬奥赛事安全运行。
 
下一步,团队将继续面向公共卫生、物流等领域的应用  需求,进一步提升深紫外LED的发光效率,深入研究深紫外LED 光源的光谱、辐射照度与病菌灭活效果的关系,开发高生物安全性、智能化的深紫外LED消杀装备及系统解决方案,使深紫外LED技术在未来常态化疫情防控中发挥更大作用;推动深紫外 LED技术相关标准与规范的制定,促进深紫外产业有序发展,提升我国深紫外光电子器件产业的国际竞争力。
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