दीप पराबैंगनी एलईडी नसबंदी और कीटाणुशोधन व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है

नीली एलईडी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड) का आविष्कार, जिसे कई वर्षों से हासिल करना मुश्किल माना जाता है, ने ऊर्जा-बचत और लंबे समय तक रहने वाले प्रकाश जुड़नार और डिस्प्ले को जन्म दिया, जिसने दुनिया को बहुत बदल दिया। नवीनतम सीमांत अनुसंधानों में से एक यह है कि यह नीली एलईडी की तुलना में कम तरंग दैर्ध्य के साथ यूवी एलईडी का उत्पादन कर सकता है।

पराबैंगनी किरणों में, विशेष रूप से छोटी तरंग दैर्ध्य वाली गहरी पराबैंगनी किरणों में उच्च नसबंदी क्षमता होती है और कारखानों और जल शोधन संयंत्रों (चित्र 1) में उपयोग किए जाने की उम्मीद है। वर्तमान में उपयोग में आने वाले अधिकांश कीटाणुनाशक लैंप पारा का उपयोग करते हैं, लेकिन 2017 में बुध पर मिनामाता संधि के लागू होने के साथ, अंतर्राष्ट्रीय समुदाय ने पारा के उपयोग को कम करने के लिए काम करना शुरू कर दिया है। इस संदर्भ में, गहरी पराबैंगनी यूवीसी एल ई डी की अपेक्षा की जाती है। डीप-पराबैंगनी एल ई डी का उपयोग करने वाले उत्पाद बाजार में जाने लगे हैं, लेकिन वर्तमान चमकदार दक्षता और आउटपुट पावर अपर्याप्त हैं।

1996 में यूवी एलईडी पर शोध शुरू करने वाले हीरायामा ने विश्वास के साथ कहा: "हालांकि विकास प्रतिस्पर्धा भयंकर है, हमने विकसित की गई गहरी यूवीसी एलईडी ने दुनिया की उच्चतम चमकदार दक्षता 20.3% हासिल की है। हालांकि, अगर हम व्यापक उपयोग प्राप्त करना चाहते हैं, तो चमकदार दक्षता होगी इसे जीवाणुनाशक दीपक के रूप में उपयोग किए जाने वाले कम दबाव वाले पारा लैंप को और बेहतर बनाने की आवश्यकता है, और वर्तमान लक्ष्य 30% से अधिक है। [जीजी] उद्धरण;

एक एलईडी की मूल संरचना एक पीएन जंक्शन है जो अधिक इलेक्ट्रॉनों के साथ एक एन-टाइप सेमीकंडक्टर और अपर्याप्त इलेक्ट्रॉनों (छेद के साथ) के साथ एक पी-टाइप सेमीकंडक्टर से जुड़कर बनता है। एक वोल्टेज लागू होने के बाद, इलेक्ट्रॉन और छेद प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए गठबंधन करते हैं, लेकिन प्रकाश का रंग (तरंग दैर्ध्य) और प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए आवश्यक वोल्टेज अर्धचालक के प्रकार के आधार पर भिन्न होता है। अर्धचालकों को विकसित करने के लिए जो वांछित तरंग दैर्ध्य का प्रकाश उत्पन्न कर सकते हैं, बड़ी संख्या में शोधकर्ताओं ने विभिन्न सामग्रियों की खोज की है। हिरयामा ने कहा: [जीजी] quot;यदि यह केवल पराबैंगनी क्षेत्र में प्रकाश उत्सर्जित कर सकता है, तो यह व्यावहारिक नहीं है। क्योंकि इसे पिछले प्रकाश स्रोतों की तुलना में अधिक कुशलता से प्रकाश उत्सर्जित करने की आवश्यकता होती है, और इसे कम लागत पर बड़े पैमाने पर उत्पादित किया जा सकता है। [जीजी] उद्धरण; एल्युमिनियम गैलियम नाइट्राइड (AlGaN) अपेक्षाकृत आशाजनक सामग्री के रूप में अपेक्षित है, लेकिन कई मुद्दे हैं।

एक नई तकनीक जो स्वच्छ क्रिस्टल उत्पन्न कर सकती है, एल ई डी एक मूल पदार्थ (सब्सट्रेट) पर ऑर्डर किए गए परमाणुओं के साथ बढ़ते क्रिस्टल द्वारा पीएन जंक्शन बनाती है। सेमीकंडक्टर सब्सट्रेट सस्ते नीलम (Al2O3) का उपयोग करता है, लेकिन क्रिस्टल बनाने वाले परमाणुओं के बीच की दूरी (जाली स्थिरांक) में अंतर के कारण, AlGaN क्रिस्टल बढ़ने पर विकृत हो जाता है, जिससे जाली दोष कहा जाता है। दरार जो दोष रेखा के साथ फैलती है, क्रिस्टल दोष कहलाती है। यदि दोष घनत्व (थ्रेडिंग अव्यवस्था घनत्व) बढ़ता है, तो चमकदार दक्षता कम हो जाती है।

ब्लू एल ई डी को सब्सट्रेट पर कम दोषों के साथ गैलियम नाइट्राइड (GaN) क्रिस्टल फिल्म बनाने की आवश्यकता होती है। इस फिल्म को साकार करने की तकनीक को मीजो विश्वविद्यालय, इसामु अकासाकी में नोबेल पुरस्कार विजेता प्रोफेसर द्वारा विकसित किया गया था। गहरे पराबैंगनी एल ई डी के लिए, सब्सट्रेट पर एक एल्यूमीनियम नाइट्राइड (AlN) क्रिस्टल फिल्म बनाई जाती है और उस पर AlGaN क्रिस्टल उगाया जाता है। दोषों को कम करने के लिए सब्सट्रेट पर एक उच्च गुणवत्ता वाली AlN फिल्म की स्थापना की। उन्होंने याद किया: [जीजी] उद्धरण;इस पद्धति ने प्रतिस्पर्धी [जीजी] #39; की अमेरिकी शोध टीम को पीछे छोड़ते हुए, चमकदार दक्षता में सुधार करने में एक सफलता हासिल की है। [जीजी] उद्धरण;

AlN क्रिस्टल धातु कार्बनिक रासायनिक वाष्प जमाव (MOCVD) द्वारा निर्मित होते हैं। नीलम सब्सट्रेट को लगभग 1400 डिग्री के उच्च तापमान पर क्रिस्टल के रूप में विकसित करने के लिए गैसीय सामग्री की आपूर्ति की जाती है। हिरयामा द्वारा विकसित विधि पहले सब्सट्रेट पर एएलएन नाइट्राइड को कोर के रूप में विकसित करती है, और कोर के बीच की खाई को भरने के लिए इसे बाद में बढ़ने के लिए अमोनिया गैस को एक पल्स में उड़ाती है। फिर उन्हें लंबवत रूप से ढेर करने के लिए लगातार गैस की आपूर्ति की जाती है। इस क्रिस्टल विकास प्रक्रिया को दोहराकर, दरारों के बिना एक उच्च गुणवत्ता वाली AlN परत बनाई जा सकती है (चित्र 2)। कहा: [जीजी] उद्धरण; स्वच्छ क्रिस्टल बनाने के लिए, आपको गैस की सांद्रता, प्रवाह दर और प्रतिक्रिया तापमान आदि को बारीक रूप से नियंत्रित करने की आवश्यकता है। गैस का प्रवाह उच्च तापमान पर अशांत होना आसान है और इसके लिए अनुभव के धन की आवश्यकता होती है। इसलिए, उपकरण अर्ध-स्व-निर्मित है और आवश्यकतानुसार संशोधित किया गया है। [जीजी] उद्धरण; .

संरचना पर काम करके चमकदार दक्षता में सुधार करें

चमकदार दक्षता 3 कारकों से संबंधित है। पहला है [जीजी] उद्धरण; आंतरिक क्वांटम दक्षता [जीजी] उद्धरण; दूसरा है [जीजी] उद्धरण; इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन दक्षता [जीजी] उद्धरण; और तीसरा है [जीजी] उद्धरण; प्रकाश निष्कर्षण दक्षता [जीजी] उद्धरण ;. हिरयामा इन तीन दक्षताओं को बेहतर बनाने के लिए कड़ी मेहनत कर रहा है।

आंतरिक क्वांटम दक्षता एक मान है जो प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए वर्तमान द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉन और छेद जोड़े के अनुपात को इंगित करता है, और उस डिग्री को इंगित करता है जिससे प्रकाश उत्सर्जक परत आसानी से प्रकाश उत्सर्जित करती है। क्रिस्टल को बड़े करीने से विकसित करके और दोषों को कम करके, आंतरिक क्वांटम दक्षता में सफलतापूर्वक सुधार किया गया है।

इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन दक्षता उन इलेक्ट्रॉनों के अनुपात को संदर्भित करती है जो इंजेक्टेड करंट में प्रकाश उत्सर्जक परत में प्रवेश करते हैं। पारंपरिक गहरी पराबैंगनी यूवी एलईडी में एक समस्या है कि इंजेक्शन वाले इलेक्ट्रॉन प्रकाश उत्सर्जक परत में प्रवेश नहीं करते हैं, लेकिन पी-परत की ओर से रिसाव करते हैं।

परिचय ने कहा: [जीजी] उद्धरण; इसका कारण यह है कि पी-टाइप सेमीकंडक्टर में छिद्रों की संख्या एन-टाइप सेमीकंडक्टर में इलेक्ट्रॉनों की संख्या के साथ संतुलित नहीं है। चूंकि छिद्रों की संख्या में वृद्धि करना मुश्किल है, इसलिए सीधे गुजरने वाले अनबाउंड इलेक्ट्रॉनों को प्रतिबिंबित करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन अवरोधक परत (बहु-क्वांटम बाधा) बनाई जाती है। , प्रभावी ढंग से संयुक्त [जीजी] उद्धरण; (चित्र तीन)। नतीजतन, इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन दक्षता में काफी सुधार हुआ है।

स्वप्न को लेजर प्रकाश स्रोत पर लागू करना है

AlGaN द्वारा विकसित गहरी पराबैंगनी UV LED के अनुप्रयोग रेंज में भी फायदे हैं। उन्होंने उम्मीद से व्यक्त किया: [जीजी] quot;क्रिस्टल की संरचना को बदलकर, गहरी पराबैंगनी की तरंग दैर्ध्य को समायोजित किया जा सकता है। यह भी एक विशेषता है। वर्तमान में, 222-351 एनएम बैंड में डीप अल्ट्रावायलट यूवीसी एलईडी को लागू किया गया है। आप स्वतंत्र रूप से आवेदन के अनुसार वांछित तरंग दैर्ध्य उत्पन्न कर सकते हैं। गहरी पराबैंगनी प्रकाश, जैसे कि लगभग ३१० नैनोमीटर का प्रकाश एटोपिक जिल्द की सूजन और छालरोग, आदि के इलाज के लिए उपयोग किया जाता है। [जीजी] quot;

यह एक ऐसी तकनीक है जिसका विकास किया जा रहा है। उत्पादन शक्ति को वर्तमान दसियों मिलीवाट से बढ़ाकर कुछ वाट करने की आवश्यकता है। यह भविष्य में नसबंदी, जल शोधन, वायु शोधन, चिकित्सा उपचार, जैव रासायनिक उद्योग, राल सख्त और प्रसंस्करण, और मुद्रण में उपयोग होने की उम्मीद है। और पेंटिंग और अन्य क्षेत्र।

भविष्य की ओर देखते हुए, उन्होंने कहा: [जीजी] quot;भविष्य में, हम एक गहरी पराबैंगनी लेजर डायोड (एलडी) विकसित करने की योजना बना रहे हैं जो अधिक से अधिक उत्पादन शक्ति प्राप्त कर सके। यदि इसे प्राप्त किया जा सकता है, तो यह बड़ी क्षमता वाले स्टोरेज मीडिया और हानिकारक पदार्थों को भी विघटित करने में सक्षम होना चाहिए जो ब्लू-रे डिस्क की क्षमता से अधिक हैं। [जीजी] उद्धरण;

गहरी पराबैंगनी यूवीसी एलईडी का विकास स्थान अभी भी बहुत बड़ा है।