24.08.2021, 16:15
Ученые создали высокоэффективные ультрафиолетовые светодиоды на основе нитрида алюминия-галия для уничтожения патогенных микроорганизмов, в том числе и SARS-CoV-2.
УФ-изулчение способно эффективно убивать патогенные микроорганизмы, в том числе вирус, вызывающий COVID-19. Физики создали устройства, способные генерировать такие волны
Стерилизация является важнейшей профилактической мерой, и ее можно достичь при помощи ряда методов, включая облучение ультрафиолетовым (УФ) светом. Потребность в такой обработке стала более насущной в связи с глобальной пандемией коронавируса, но эффективные методы стерилизации могут сократить распространение и других инфекционных заболеваний.
Источники тока, такие как ртутные лампы, громоздки, содержат токсичные химические вещества и не так универсальны в применении, как полупроводниковые источники света. Перспективным материалом для таких источников считается нитрид алюминия-галия (AlGaN), но одним из основных факторов, ограничивающих создание устройств на его основе, является плохая инжекция дырок из-за неэффективного легирования сплавов AlGaN с использованием Mg, особенно для сплавов с высоким содержанием Al.
Перспективным методом, который может преодолеть эту проблему и улучшить инжекцию носителей заряда в активную область устройства, является использование конструкции туннельного перехода. Инжекция дырок в таких устройствах осуществляется за счет межзонного переноса электронов из валентной зоны слоя p-типа в зону проводимости слоя n-типа.
Авторы новой работы провели детальное исследование этой конструкции, методов ее изготовления и характеристик полученных ультрафиолетовых светодиодов с туннельным переходом, генерирующих волны с длиной ~265 нм. Большие запрещенные зоны и пониженная эффективность легирования AlGaN затрудняют прямое туннелирование между слоями p-типа и n-типа. Чтобы решить эту проблему, команда изучила уникальные конструкции устройств, включая добавление тонкого слоя GaN различной толщины, а также различную толщину верхнего слоя n-типа AlGaN.
Оптимизированное устройство с туннельным переходом показало значительно более хорошие вольт-амперные характеристики по сравнению с обычным светодиодом с контактным слоем AlGaN p-типа. Улучшенная инжекция дырок в устройстве привела к более сильной электролюминесценции. Также было отмечено, что излучение является чрезвычайно стабильным с небольшим изменением положения пика в широком диапазоне.
Исследование опубликовано в журнале Photonics Research.
