人類(lèi)的生活就是長(cháng)期與各類(lèi)細菌共生與斗爭的過(guò)程。如益生菌可以促進(jìn)體內菌群平衡,從而讓身體更健康，而有害的細菌將會(huì )引發(fā)導致諸多疾病。比如空調、加濕器、浴室、廚房等有水的地方打掃只要稍有懈怠，這些地方就會(huì )容易滋生細菌。
一、未來(lái)之光“深紫外線(xiàn)”
   
新一代的尖端技術(shù)“深紫外LED（發(fā)光二極管）”能釋放出具有殺菌作用，而且肉眼看不到的光線(xiàn)。這種具有殺菌作用的光線(xiàn)，叫作深紫外線(xiàn)。在LED領(lǐng)域現在開(kāi)發(fā)的主要是釋放“UV-C”，即100～280nm（納米，納為10億分之1）光線(xiàn)的類(lèi)型。
深紫外線(xiàn)的威力早就得到了證實(shí)。深紫外線(xiàn)能直接作用于生命的基礎——DNA，從根本上掐斷細菌繁殖。研究表明，波長(cháng)為260nm的深紫外線(xiàn)特別容易被DNA吸收。具有消滅DNA遺傳信息的效果。

           圖1、紫外殺菌原理（Nikkiso Giken Co., Ltd）

二、深紫外線(xiàn)發(fā)展情況

深紫外線(xiàn)的發(fā)展技術(shù)主要在美國、日本、韓國等國家。2014年，赤崎勇和天野浩因開(kāi)發(fā)出藍色LED而榮獲諾貝爾物理學(xué)獎。憑借著(zhù)諾貝爾技術(shù)源泉，日本目前站在了深紫外開(kāi)發(fā)的最前沿。美國在深紫外的研究方面領(lǐng)先，具有代表性的企業(yè)是美國的SETI公司，但是近年有被日本超越的趨勢，日本日機裝(NIKKISO)從2015年春季開(kāi)始量產(chǎn)發(fā)光波長(cháng)為255～350nm的深紫外LED。
韓國廠(chǎng)商首爾半導體與LG Innotek也在研發(fā)紫外LED。同時(shí)日本信息通信研究機構（NICT）宣布，新開(kāi)發(fā)的波長(cháng)265nm的深紫外LED，實(shí)現了輸出功率高達90mW/cm2的連續發(fā)光，這一功率足以滿(mǎn)足實(shí)用化需求。為奪取成長(cháng)市場(chǎng)，以通過(guò)提高發(fā)光效率、建立量產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現成本化為目標，全球掀起了白熱化的技術(shù)開(kāi)發(fā)競爭。一馬當先的是3家日本企業(yè)：日機裝、旭化成和德山。

          圖2、UVCLED封裝產(chǎn)品示意圖

紫外LED芯片發(fā)光的波長(cháng)越短，技術(shù)難度就越大，在深紫外LED芯片領(lǐng)域我國也有以青島杰生為代表的優(yōu)秀企業(yè)。另外以鴻利智匯、國星光電為代表的中游封裝公司都計劃推出了各自的深紫外LED產(chǎn)品。
三、深紫外LED發(fā)展存在問(wèn)題

UV-LED單個(gè)芯片面積小，便于靈活設計；但相應的是單個(gè)芯片的輻射功率也較低，在很多應用中難以滿(mǎn)足高輻射功率密度的要求，這也是目前UV-LED在眾多領(lǐng)域很難替代UV放電燈的重要原因之一。

表1、水銀汞燈與UVC LED比較

3.1 提升芯片發(fā)光效率
1）高質(zhì)量AlN晶體層
首先需要就解決的是UVC LED芯片各波段的高質(zhì)量AlN模塊。制作藍色LED時(shí)，藍寶石基板上疊加氮化銦鎵的晶體層。制作高質(zhì)量的晶體層，是實(shí)現量產(chǎn)和性能穩定化的重點(diǎn)，但氮化銦鎵不容易在藍寶石上結晶。
為此，人們想出了先在藍寶石上設置氮化鎵“緩沖層”，再在上面疊加氮化銦鎵層的方法。但是，深紫外LED的發(fā)光材料與藍色LED不同，采用氮化鋁鎵，而且氮化鎵具有容易吸收紫外線(xiàn)的性質(zhì)，所以緩沖層的材料需要變更為氮化鋁。隨著(zhù)晶體生長(cháng)技術(shù)的進(jìn)步，高IQE（內量子效率）的單晶AlN逐步走向成熟。

圖3、高質(zhì)量深紫外芯片用襯底

2）AlGaN摻雜技術(shù)研究

首先高Al組成的n-AlGaN各項特性研究。在不同Al含量條件下，對活化能的影響、歐姆電阻的變化以及肖特特性等的研究。

圖4、高Al組成n-AlGaN參數

其次高Al組成的P-AlGaN各項特性研究。研究表明，Al組成為70%時(shí)，AlGaN中Mg的活化能將達到320meV，因此新的摻雜技術(shù)是決定UVC LED芯片能否做到高輸出功率的關(guān)鍵因素。

圖5、高Al組成P-AlGaN參數

3）紫外LED出光效率提高技術(shù)
  
AlN基板存在折射率大、光提取效率非常低的問(wèn)題，因此需要提高芯片光萃取效率。因此提出AlN基板表面形成了由尺寸與波長(cháng)基本相同的結構二維光子晶體結構，光提取效率達到未做這種表面加工時(shí)的140％，加之尺寸比波長(cháng)小的納米結構組合而成的圖案。光提取效率達到未做這種表面加工時(shí)的196％。

圖6、光子晶體結構示意圖

3.2耐熱抗紫外封裝方式

因為深紫外光子能量很大，如果沿用白光的封裝方式，采用光學(xué)樹(shù)脂對其進(jìn)行封裝，在長(cháng)時(shí)間高能量的紫外線(xiàn)照射條件下，光學(xué)樹(shù)脂很容易黃化，進(jìn)而導致UVC LED壽命大幅度的縮短。

表2、幾種UVC LED封裝方式

因此目前UVC LED的封裝不約而同的轉向采用無(wú)機金屬或者陶瓷、玻璃封裝。通過(guò)采用無(wú)機材料對UVC LED進(jìn)行封裝避免因為有機材料導致的壽命縮短。鴻利憑借CMH技術(shù)平臺，實(shí)現UVLED的全無(wú)機封裝，同時(shí)提出保護氣或者真空的氣密性封裝，為UVC LED芯片提供一個(gè)相對穩定的工作環(huán)境。為UVC LED封裝提供一種耐深紫外、高性?xún)r(jià)比的封裝方式。（CMH即C=ceramic 陶瓷、M=Metal 金屬、H=Glass 玻璃）

圖7、CMH封裝UVC LED示意圖

四、結論
盡管深紫外的應用市場(chǎng)巨大，芯片發(fā)射功率、穩定性得到了極大的提升，但是對于UVC LED的封裝技術(shù)稍顯落后，因此尋求一種穩定可靠的封裝方式變得非常迫切。因為有機材料的限制，藍光封裝方式的思考DNA需要被打破，尋求一種無(wú)機、氣密性、相對性?xún)r(jià)高的封裝方式是實(shí)現UVC LED大規模推廣的制約因素之一。
鴻利希望借助CMH技術(shù)平臺實(shí)現對UV LED進(jìn)行封裝，力求提升UV LED的穩定性。借助CMH平臺助力UV LED SMD方式可靠封裝，實(shí)現對深紫外UV LED進(jìn)行保護氣或真空封裝，實(shí)現穩定可靠的封裝，進(jìn)而提高其使用壽命。同時(shí)借助CMH平臺，拓展在下嚴酷環(huán)境下（如高濕，水下等）UV LED的應用。