概念

　　2014年诺贝尔物理学奖的授奖对象蓝色LED的中心波长约为450nm，而拥有400nm以下非可视波长的，是紫外LED。

　　最近，波长为250n-400nm左右的紫外LED作为继蓝色LED之后的新领域受到关注，研究人员积极展开了研发。实现紫外LED的常用方法是，在同为蓝色LED材料的GaN(氮化镓)中添加Al(铝)扩大带隙，以获得比蓝色LED短的波长。

　　波长不足300nm的深紫外LED的开发活动也很活跃。在2008年理化学研究所和松下电工曾公布，采用GaN类半导体的InAlGaN开发出了发光中心波长为282nm，光输出功率为10mW的深紫外LED。波长更短的深紫外LED方面，NTT物性科学基础研究所采用AlN材料开发出了发光中心波长为 210nm的深紫外LED。

图：紫外LED应用领域

　　紫外LED由于发光波长短(能量大)，有望用于与可见光领域的LED不同的用途。如杀菌、化学物质分解、树脂硬化和粘接等。例如，波长为 255n-350nm的紫外光(深紫外光)能引发在260n-270nm达到光吸收峰值的DNA的功能障碍，可杀死大部分细菌。基于这一特性，有望在医疗、生命科学、环境、工业等广泛领域取代现有光源汞灯等。紫外线LED能提供较小的光束角和均匀的光束。由于紫外线LED不需要其他透镜就能得到紧凑的光束角和均匀的光束图，具有较低的能量消耗并增加了耐用性，所以与CCFL技术相比，紫外线LED的使用成本少了一半。

　　赤崎和天野的研究小组开发方向

　　采用近紫外光的LED还有望实现显色指数等比组合“蓝色LED+黄色荧光材料”的普通蓝色LED更优异的白色LED。近紫外光LED通过分别激发红色、绿色和蓝色荧光材料可发出白色光。

　　因此，很多致力于蓝色LED开发和性能提高的研究小组近年来开始转战紫外LED。作为研究成果，最近相关产品纷纷亮相。

　　获得诺贝尔物理学奖的赤崎勇和天野浩的研发小组近年来也将AlGaN类紫外LED的研究作为重要主题之一。为使研究成果实用化，2006年名城大学创建了风险公司“创光科学”。天野在获得诺贝尔奖后举行的记者发布会上也提到今后的研究主题之一就是紫外LED。

　　国内紫外LED的发展现状

　　“十一五”国家863计划新材料技术领域重大项目“半导体照明工程”课题“深紫外LED制备和应用技术研究”经过持续攻关，在高铝组分材料研究和器件应用方面取得重要突破。

　　半导体深紫外光源在照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测、高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大应用价值。以 AlGaN材料为有源区的深紫外LED的发光波长能够覆盖210-365nm的紫外波段，是实现该波段深紫外LED器件产品的理想材料，具有其它传统紫外光源无法比拟的优势。

　　在国家863计划支持下，课题研究团队集中开展了基于MOCVD的深紫外LED材料和器件研究工作，着重解决材料存在的表面裂纹、晶体质量差、铝组分低、无法实现短波长发光和结构材料设计等问题，在一些关键技术方面取得了突破，获得了高结晶质量无裂纹的高铝组分材料。在此基础上，课题在国内首次成功制备了300nm以下的深紫外LED器件，实现了器件的毫瓦级功率输出，开发了深紫外杀菌模块，经测试杀菌率达到95%以上。

　　纷纷产品化

　　在创光科学设立之初就向其出资，后来又将其纳为子公司的是日机装。日机装最近在波长为255n-350nm的深紫外LED的量产化方面取得了眉目预定从2015年春开始在石川县建设的新工厂中进行量产。对于擅长工业泵和废水处理装置等业务的日机装来说，LED是个全新的领域。该公司预计与现有业务亲和性较高的环境和工业领域，以及医疗和生命科学领域存在潜在需求，因此决定挑战新业务。

图：紫外LED应用于牙齿美白

　　另一位诺贝尔物理学奖获得者中村修二曾经就职的大型蓝色LED企业日亚化学工业也开始扩充紫外LED的产品线。该公司在2014年10月15-17日于太平洋横滨国际会展中心举行的展会“InterOpto 2014”上，展示了波长为365n-405nm的LED新产品群对2014年上市的产品进行了介绍。

　　紫外LED在技术上还有很大的进步空间。例如，深紫外范围的发光效率目前只有几%。今后，如果发光效率大幅提高，紫外LED将与蓝色LED一样在LED市场上占据重要的地位。