III族氮化物材料发光二极管(LED)因其出色的节能特性现今已被广泛使用。在不久的将来,绝大多数的照明光源将会毫无疑问地建立在LED灯的基础上。那么,III族氮化物,尤其是氮化镓材料和设备的哪些未来技术和应用值得我们期待?

氮化镓对氮化镓基板(GaN-on-GaN)发光二极管照明技术将成为新一代的LED技术,激光照明技术将会是继该技术后的下一代新技术。一旦长波紫外线(ultraviolet A,UVA)灯可用于产生优质的白光光源,它们就可能会在照明领域发挥重要作用。除用于照明外,未来III族氮化物材料和装置的主要用途是用作短波紫外线(ultraviolet C,UVC)灯、基于照明的无线通信(LiFi)、激光通信和电子设备。

《GaN-on-GaN基LED:LED技术的未来》

GaN-on-GaN基LED:LED技术的未来

GaN-on-GaN基LED的优点包括位错密度低、基体导电、光效下降小、半极性和无极性基板、高导热性以及散热效率下降效应小等。GaN基LED的晶格失配率要比氮化镓蓝宝石复合基板(GaN on sapphire)LED的低很多。这些优点使GaN基LED的电流密度为蓝宝石基LED的五倍。和传统LED相比,其发生的Droop效应非常小。GaN-on-GaN基LED有利于具有高亮度和密度要求的定向照明应用,如MR16 LED灯。但GaN基板成本很高,成本成为开发GaN-on-GaN基LED最大的障碍。加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)的研究小组已展示了如何使用氨热法技术来培育大块GaN晶体,该项技术在将来能够降低基板成本,克服成本障碍。

《激光照明:照明的下一个机遇》

激光照明:照明的下一个机遇

LED照明的一个缺陷是发光效率会随着输入功率的提高而降低(Droop效应)。但是,当激光二极管能够保持很高的效率时,其输入功率便能急剧增加。UCSB研究人员已经利用蓝光激光二极管和黄色荧光粉研制了产生定向强激光束的大功率白光激光照明灯。今后,激光照明设备可用于照明用途。

激光二极管的另一种应用是智能照明,如智能电话上安装微型投影机,该投影机能够将激光投影至附近墙壁或地板上显示影像或数据。

《紫外线LED:应用范围广泛》

紫外线LED:应用范围广泛

如上文所述,同时使用蓝光激光二极管和黄色荧光粉可生成白光LED。但是,另外一种方案涉及到使用长波紫外线LED或激光二极管及红色、绿色和蓝色荧光粉的混合物生产白光LED。该LED的发色光谱范围为长波紫外线至红色,能够提供高质量的照明。

长波紫外线LED能够用于固化涂料、墨水和胶粘剂;同样它也具有医学科学用途,如光动力疗法。短波紫外线LED有望用于医用灭菌和检测行业。短波紫外线的低效能是其广泛应用的主要障碍。

《LED将改变通信方式》

LED将改变通信方式

在通信方面使用LED将会是下一个大事件。例如,LiFi是一种使用依赖LED传输信号的新型无线通信,已知其比传统的WiFi信号会更加安全。

总之,LED能够促进照明设备变得更加智能和更好控制。氮化镓光电学的未来会比过去任何时候更明朗。