자외선 은 안 보이 지 않 나 요?알록달록 한 UVLED 가 어떻게 생 겼 어 요?

发布时间：2021-06-01 17:33 来源：萤光创新

UVLED 는 발광 피크 밴드 에 따라 UVC,파장 피크(WLP)는 200-280 nm 밴드 로 나 눌 수 있다.UVB 는 280-320 nm 밴드 에 있 습 니 다.UVA 는 320-400 nm 밴드 에 있 습 니 다.이 가운데 UVB 와 UVC 밴드 의 자외선 자 체 는 육안 으로 보이 지 않 지만,많은 UVC 칩 은 육안 으로 보 이 는 빛 을 내 고,빛 은 파란색,보라색,흰색,노란색 등 을 나타 내 며 빛 의 색 이 다른 문 제 를 일으킨다.이런 문 제 는 청록광 LED 가 뚜렷 하지 않 은 데 주로 청록광 LED 작업 상태의 밝기 가 매우 높 고 파장 변화 로 인 한 시각 적 빛 의 차이 가 비교적 작 기 때문에 UVLED 응용 에서 흔히 볼 수 있 고 심지어 피 할 수 없 는 것 이다.

그러나 블 루 그린 라이트 LED 는 조명,백 라이트,경관 등 으로 주로 활용 되 는데,시각 관찰 은 그 우열 을 평가 하 는 중요 한 근거 인 반면,UVLED 칩 은 기능 성 응용 으로 기능 실현 을 근거 로 평가 되 기 때문에 빛 의 색 이 다른 문 제 는 UVLED 가 직면 한 주요 문제 가 아니다.

그럼 에 도 불구 하고 UVLED 의 빛 과 색 이 다른 문 제 는 우리 가 이 를 깊이 분석 해 야 한다.빛 의 색 채 는 보통 외연 구조의 영향 을 많이 받는다.다음은 UVLED 의 빛 과 색 문제 에 대해 외연 재료 의 메커니즘 분석 을 한다.

시각 광 색 이 다른 직접적인 원인 은 스펙트럼 이 다르다 는 것 이다.

현재 UVC LED 주류 발광 파장 피크(WLP)는 270 nm-280 nm 이 고 그 스펙트럼 은 그림 에서 보 듯 이 피크 수 치 는 최고 278 nm 이 며 양쪽 은 점점 떨어진다.장파 방향 은 파장 이 가시광선 범위 의 380 nm 이상(보라색 링)에 이 르 렀 을 때 일정한 강도 가 있 고 이 부분의 빛 은 사람들의 눈 에 받 아들 여 미약 한 자줏빛 을 나타 낸다.파장 이 460 nm(파란색 동그라미)에 이 르 면 일정한 강도 가 있 으 면 약 한 파란색 과 자줏빛 이 나타난다.푸 른 빛 구역 의 빛 강도 가 자외선 구역 의 강 도 를 초과 하면 약 한 푸 른 빛 이 나타난다.

그림 1 UVC 칩 광 발광 스펙트럼

（1）스펙트럼 반 높이 너비
스펙트럼 반고 폭 영향 칩 발광 색상 은 주로 UVA 밴드 다.푸 른 빛 은 모두 가시광선 이 고 밝기 가 매우 높 으 며 UVC 와 UVB 광선 은 보이 지 않 는 다.UVA 는 일부 빛 이 가시광선 이 고 가시광선 의 비례 가 어느 정도 에 빛 의 색채 에 영향 을 주 었 기 때문에 UVA 밴드 의 스펙트럼 반 폭 은 빛 의 색채 에 더욱 현저 한 영향 을 미친다.그림 2(a)에서 보 듯 이 반 높이 와 너비(FMHW)가 작고 빛 의 색 이 자줏빛 을 띤 다.그림 2(b)의 스펙트럼 은 FMHW 가 비교적 크 고 빛 나 는 색 은 파란색 이다.

마찬가지 로 FMHW 의 크기 도 메 인 파장 데이터 에 나타 나 는데,대부분의 경우 FMHW 가 클 수록 메 인 파장 도 커지 고 발광 색상 이 긴 파장 으로 치 우 친다.

그림 2 a 스펙트럼 은 반 폭 이 작고 빛 나 는 색 이 자줏빛 이다.

그림 3 서로 다른 스펙트럼 반 폭 의 광 발광 스펙트럼(b 스펙트럼 반 폭,발광 색 이 파란색)

양자 함정 의 함정 폭 은 발광 스펙트럼 을 결정 하 는 그 중의 한 요소 로 함정 폭 파동 은 스펙트럼 반 폭 을 초래한다.공정 과정의 제어 에 편차 가 생기 면 함정 의 넓이 변 화 를 일 으 킬 수 있다.예 를 들 어 온도,MO 원 포화 증기 압,III 족 원소 의 성분 등 요소 의 변 화 는 성장 속도 의 변 화 를 일 으 켜 함정 의 넓이 에 변 화 를 일 으 킬 수 있다.만약 재료 중 서로 다른 위치의 함정 폭 차이 가 뚜렷 하거나 같은 위치 에 따라 외연 층 의 함정 폭 차이 가 뚜렷 하면 스펙트럼 반 폭 의 문제 가 발생 할 수 있다.이 밖 에 월 드 도 핑,극 화 장 등 도 스펙트럼 반 폭 의 문 제 를 일 으 킬 수 있다.

그림 4 우물 폭 파동 투과 전기 거울 사진

(2)딥 에너지 급 발광
III 족/V 족 화합물 로 제 작 된 LED 제품 은 청록광 LED,자 광 LED,UV LED 등 칩 스펙트럼 에서 황 광 대 는 항상 존재 하 는데 그 파 봉 은 550 nm 정도 로 강도 가 낮 지만 사람의 눈 은 550 nm 파장 에 대한 감각 이 가장 강하 기 때문에 황 광 대 는 사람들의 눈 에 쉽게 포착 된다.

UVC 제품 은 작업 파장 이 육안 으로 보이 지 않 기 때문에 노 란 빛 띠 가 더욱 쉽게 포 착 돼 제품 이 약 한 노 란 빛 을 띠 게 된다.황 광대 의 출처 는 줄곧 명확 한 정설 이 없다.

그림 5 UVA 칩 의 노 란 빛 띠 스펙트럼

육안 으로 감지 되 는 노 란 빛 의 강 도 는 칩 의 밝기 와 절대적 인 대응 관계 가 없다.칩 의 발광 이 강 할 수록 노 란 빛 띠 는 단파 의 긴 자극 을 받 아 나 오 는 빛 도 강하 다.동시에 황 광 대 는 과도 한 작업 파장 을 흡수 했다.

(중점):노 란 빛 띠 의 강도 가 높 으 면 칩 의 발광 색 은 노란색 을 직접 나타 낸다.만약 노 란 빛 의 강도 가 비교적 낮 고 스펙트럼 속 의 푸 른 빛 과 자줏빛 부분 보다 훨씬 낮다 면 노 란 빛 은 푸 른 빛 과 자줏빛 을 혼합 하여 하 얀 빛 을 낼 것 이다.

상기 스펙트럼 으로 인 한 발광 색채 차 이 는 대부분 주 파장 데이터 에 나타 날 수 있다.발광 색채 가 자주색 인 칩 의 주 파장 은 430 nm 이하 이 고 발광 색채 가 파란색 인 칩 의 주 파장 은 450 nm 이상 이 어야 하 며 발광 색채 가 노란색 인 주 파장 은 500 nm 에 이 를 수 있다.

많은 연구 들 이 황 광대 의 출처 를 심 능 급 탓 으로 돌 렸 는데,그 중에서 도 가 빈자리,Mg,C 등 이 가장 많은 관심 을 받 았 다[1,2].예 를 들 어 C 오염 은 성장 과정 에서 사용 되 는 금속 원 이 유기물 이기 때문에 C 원자 가 재료 에 들 어 가 는 것 이 불가피 한데 이런 C 원 자 는 N 원자 와 결합 하거나 간극 에 들 어가 C 딥 에너지 급 을 형성 해 노 란 빛 띠 의 발광 원 을 제공한다.2 차 이온 질량 분석(SIMS)과 X 선 스펙트럼(XPS)테스트 분석 을 통 해 알 수 있 듯 이 재료 중 C 의 밀 도 는 여전히 1E17cm-3 으로 매우 높다.통상 C 비율 이 큰 재 료 는 노 란 빛 띠 가 더 뚜렷 하 다.

그림 6 서로 다른 C 성분 재료 의 SIMS 및 EDS 데이터

또한 LED 에서 도 Mg 도 핑 과 관련 된 블 루 밴드 가 빛 을 발 하 는 경우 가 흔 하 다.일부 연구 에 따 르 면 p-Gan 에서 Mg 의 딥 에너지 급 은 Gan 가이드 베이스-0.2eV 위치 에 있 기 때문에 스펙트럼 이 390 nm 정도 이기 때문에 UV LED 칩,특히 UVC LED 칩 은 파란색 과 자주색 의 빛 을 나타 낸다.

그 밖 에 Fe 불순물,Ga 간극 원자,H 화합물,유기물 분자 등 일부 불순물,간극 등 결함[3-5]도 있다.이런 결함 들 은 대부분이 일반적인 테스트 분석 으로 포착 하기 어렵 지만 MOCVD 의 성장 과정 에서 피 할 수 없 는 것 이다.연구 에 따 르 면 Gan 재료 에서 이러한 결함 은 두 개의 비교적 뚜렷 한 깊 은 에너지 급 대 를 형 성 했 고 한 개의 에너지 급 은 Gan 가이드 밑-0.5eV 정도 의 위치 에 있 으 며 발광 파 봉 은 420 nm-440 nm 사이 에 있다.이러한 결함 이 발광 색상 에 미 치 는 영향 은 비교적 뚜렷 하 며,UV LED 칩 은 이런 딥 에너지 급 발광 의 영향 을 받 아 발광 색상 이 블 루 퍼 플 이나 블 루 로 나타 날 수 있다.또 하 나 는 노 란 빛 띠 스펙트럼 위치 에 있어 노 란 빛 띠 를 일 으 키 는 원인 중 하나 로 여 겨 진다.