「秒殺」新冠病毒，松山湖材料實驗室第三代半導體團隊開發出高功率密度深紫外光源

2020-12-01 松山湖材料實驗室

2020年初爆發並持續至今的新冠肺炎病毒嚴重影響了人類生產生活的正常發展，現已感染數千萬人，奪去百萬生命。在這場曠日持久的戰疫中，高效且快速的殺菌技術正受到高度重視與關注。在當今眾多消毒方法中，深紫外光線消毒以其殺菌效果高效、無持續傷害等優點被廣泛應用於各種消殺場景中。

與傳統化學方法不同的是，深紫外線（UVC，200-280 nm）能夠通過直接破壞病毒遺傳物質的方式實現快速、徹底殺菌。傳統的深紫外光源多為低壓汞燈，對環境安全和人體健康均存在潛在威脅，而其易碎、體積大等缺點又進一步限制了應用場合。近年新興的AlGaN基深紫外LED，憑藉材料安全可靠、環保、易於實現小型化等優點，在紫外殺菌領域一枝獨秀，展現了極大的應用潛力。

深紫外LED在科學研究和商業化產品中已取得了一定進展，但存在的若干瓶頸問題直接導致其電光轉化效率，相較於藍光LED，依然具有一定差距，並直接影響其在殺菌消毒領域的進一步擴展。例如，深紫外LED「地基」AlN模板的晶體質量依然有待提高，p型AlGaN空穴激活偏低等。

針對以上問題，松山湖材料實驗室第三代半導體材料與器件團隊聯合北京大學、中國醫學科學院，自主研發實現了高功率密度的深紫外集成光源模組，並成功驗證光源對新型冠狀病毒的超快速殺菌效果。


高性能UVC LED集成的高功率密度深紫外光源

高功率密度深紫外光源研發工作覆蓋上遊材料外延、中遊晶片設計製備、下遊器件封裝與模組組裝全產業鏈範圍，即：

· 在外延端基於納米級圖形化襯底和高溫MOCVD技術，獲得高晶體質量的AlGaN基深紫外LED外延結構；

· 在中遊流片端通過設計電極結構與摸索電極工藝實現高電流注入效率與高出光效率；

· 在下遊通過優化封裝工藝與電路設計，實現壽命長且穩定性優異的高功率殺菌模組。

通過與中國醫學科學院BSL-3級實驗室的緊密合作，團隊首次實現了1秒內對新型冠狀病毒高於99.99%的瞬間殺滅。

該結果充分顯現了AlGaN基深紫外LED在對抗新冠病毒中的巨大應用潛力，為未來的紫外殺毒研究提供了重要參考。

深紫外集成光源在1秒內殺滅新冠病毒實驗結果

相關研究成果「Sec-eliminating the SARS-CoV-2 by AlGaN based high power deep ultraviolet light source」於2020年11月25日發表於材料領域知名期刊《Advanced Functional Materials》

該研究成果得到了廣東省重點領域研發計劃、廣東省基礎與應用基礎研究基金等項目的大力支持。

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