紫外光電子器件：氮化物技術及應用

第1章氮化物紫外光電子器件技術及應用概述/001
摘要001
1．1背景002
1．2UV發(fā)光器件及其應用003
1．3UV-LED的最新技術和未來挑戰(zhàn)004
1．4UV-LED的主要參數(shù)和器件性能007
1．5缺陷對UV-LED IQE的作用008
1．6UV-LED的電注入效率和工作電壓010
1．7UV-LED的光提取011
1．8UV-LED的熱管理與退化012
1．9展望013
1．10小結014
致謝015
參考文獻015
第2章AlN體襯底的生長與性能/025
摘要025
2．1AlN晶體的特性與歷史026
2．2PVT法生長AlN體單晶：理論027
2．3PVT法生長AlN體單晶：技術029
2．4籽晶生長與晶體長大031
2．5PVT生長AlN體單晶的結構缺陷033
2．6AlN襯底的雜質及相應性質034
2．7結論與展望037
致謝038
參考文獻038
第3章藍寶石襯底上氮化物UV發(fā)光器件用AlGaN層氣相外延/044
摘要044
3．1簡介045
3．2MOVPE生長Al(Ga)N緩沖層046
3．3減少MOVPE生長Al(Ga)N層TDD的技術048
3．4HVPE生長AlGaN層050
3．4．1HVPE技術基礎050
3．4．2襯底的選擇053
3．4．3HVPE選擇生長AlGaN層結果054
3．5小結062
致謝063
參考文獻063
第4章AlN/AlGaN生長技術和高效DUV-LED開發(fā)/067
摘要067
4．1簡介068
4．2DUV-LED研究背景068
4．3藍寶石襯底上高質量AlN的生長技術073
4．4內量子效率(IQE)的顯著提高076
4．5222～351nm AlGaN和InAlGaN DUV-LED080
4．6電注入效率(EIE)通過MQB的增加086
4．7未來高光提取效率(LEE)的LED設計092
4．8小結098
參考文獻098
第5章位錯和點缺陷對近帶邊發(fā)射AlGaN基DUV發(fā)光材料內量子效率的影響/101
摘要101
5．1簡介103
5．2實驗細節(jié)104
5．3雜質和點缺陷對AlN近帶邊發(fā)光動力學的影響107
5．4AlxGa1-xN薄膜的近帶邊有效輻射壽命112
5．5硅摻雜及引起的陽離子空位形成對AlN模板上生長Al0．6Ga0．4N薄膜近帶邊發(fā)光的發(fā)光動力學影響113
5．6小結117
致謝118
參考文獻118
第6章UV-LED的光偏振和光提取/122
摘要122
6．1紫外LED光提取123
6．2光偏振125
6．2．1影響AlGaN層光偏振開關的因素127
6．2．2光學偏振與襯底方向的關系130
6．2．3光學偏振對光提取效率的影響132
6．3改善光提取的概念134
6．3．1接觸材料與設計134
6．3．2表面制備138
6．3．3封裝144
參考文獻145
第7章半導體AlN襯底上高性能UVC-LED的制造及其使用點水消毒系統(tǒng)的應用前景/151
摘要151
7．1簡介153
7．1．1UVC光源類型153
7．1．2什么是UVC光？153
7．1．3紫外殺菌如何工作？155
7．2AlN襯底上UVC LED的制造156
7．3提升POU水消毒用的UVC-LED性能增益162
7．3．1UVT效應162
7．3．2設計靈活性164
7．3．3流動單元建模165
7．3．4流動分析案例165
7．3．5UVC光的使用168
參考文獻169
第8章AlGaN基紫外激光二極管/171
摘要171
8．1簡介172
8．2AlN體材上的最高材料質量生長174
8．2．1AlN體襯底174
8．2．2同質外延AlN174
8．2．3AlGaN激光器異質結構175
8．2．4多量子阱有源區(qū)176
8．3寬帶隙AlGaN材料的大電流能力177
8．4大電流水平下的高注入效率180
8．5光泵浦UV激光器183
8．6緊湊深紫外Ⅲ-N激光器的其他概念186
8．6．1電子束泵浦激光器186
8．6．2InGaN基VECSEL+二次諧波產(chǎn)生187
8．7小結187
致謝188
參考文獻188
第9章日盲和可見光盲AlGaN探測器/192
摘要192
9．1簡介193
9．2光電探測器基礎195
9．2．1特征參數(shù)與現(xiàn)象195
9．2．2各種類型的半導體光電探測器202
9．3Ⅲ族氮化物用于固態(tài)UV光電檢測211
9．3．1AlGaN基光電導體213
9．3．2AlGaN基MSM光電探測器213
9．3．3AlGaN基肖特基勢壘光電二極管214
9．3．4AlGaN基PIN光電二極管215
9．3．5AlGaN基雪崩光電探測器217
9．3．6AlGaN基光陰極219
9．3．7高度集成的Ⅲ氮族器件220
9．4寬禁帶光電探測器現(xiàn)狀221
9．5小結223
參考文獻224
第10章紫外LED水消毒應用/234
摘要234
10．1簡介235
10．2紫外消毒的基本原則235
10．2．1影響紫外能流的因素237
10．2．2紫外反應器性能的建模與驗證239
10．3案例分析240
10．3．1測試紫外LED的實驗設置提案241
10．3．2測試條件243
10．3．3使用紫外LED測試的結果246
10．4紫外LED水消毒應用潛力251
致謝252
參考文獻252
第11章紫外發(fā)光器件皮膚病光療應用/256
摘要256
11．1簡介257
11．2紫外光療的光源257
11．2．1自然日光258
11．2．2氣體放電燈259
11．2．3激光器261
11．2．4UV-LED261
11．3皮膚紫外光療的變化262
11．3．1補骨脂素加UVA(PUVA)治療262
11．3．2寬譜UVB(BB-UVB)治療263
11．3．3窄譜UVB(NB-UVB)治療264
11．3．4UVA-1治療265
11．3．5靶向紫外光療265
11．3．6體外光化學治療(ECP)266
11．4主要皮膚適應證的作用機制267
11．4．1牛皮癬268
11．4．2特應性皮炎268
11．4．3白癜風269
11．4．4皮膚T細胞淋巴瘤269
11．4．5扁平蘚和斑禿269
11．4．6全身性硬化癥和硬斑病270
11．4．7移植體抗宿主病270
11．4．8多形性日光疹270
11．5采用新型UV發(fā)光器件的臨床研究271
11．5．1使用無極準分子燈的研究271
11．5．2使用紫外LED的研究272
11．6總結與展望273
參考文獻273
第12章紫外發(fā)光器件氣體傳感應用/281
摘要281
12．1簡介282
12．2吸收光譜284
12．3吸收光譜系統(tǒng)288
12．4紫外光譜儀光源291
12．5光譜儀用LED的光學和電學性質295
12．6UV-LED吸收光譜儀的應用298
12．6．1臭氧傳感器299
12．6．2臭氧傳感器設計299
12．6．3測量配置300
12．6．4結果300
12．6．5SO2和NO2傳感器301
12．6．6SO2/NO2氣體排放傳感器設計301
12．6．7測量配置302
12．7結論與展望303
參考文獻304
第13章化學與生命科學中的紫外熒光探測和光譜儀/306
摘要306
13．1簡介307
13．2熒光檢測和光譜儀的基礎和裝置308
13．3實驗室分析儀器用熒光313
13．4環(huán)境監(jiān)測和生物分析用熒光化學傳感315
13．5用自發(fā)熒光探測微生物322
13．6皮膚病醫(yī)療診斷用熒光326
13．7總結與展望329
參考文獻329
第14章UVB誘導次生植物代謝物/339
摘要339
14．1次生植物代謝物的本質和形成340
14．2次生植物代謝物的營養(yǎng)生理學341
14．3水果蔬菜消費與慢性病的關系342
14．4植物-環(huán)境相互作用中的次生植物代謝物342
14．4．1植物的UVB感知和信令342
14．4．2UVB應激源及植物生長調節(jié)劑344
14．5結構分化UVB響應345
14．5．1類黃酮和其他酚類346
14．5．2硫代葡萄糖苷349
14．6定制的UVB-LED次生植物代謝物UVB誘導351
14．6．1研究現(xiàn)狀：UVB-LED用于植物照明351
14．6．2UVB-LED針對性植物屬性觸發(fā)的優(yōu)勢352
14．6．3UVB-LED針對性植物屬性觸發(fā)實驗裝置353
14．7展望354
參考文獻354
第15章紫外LED固化應用/365
摘要365
15．1簡介366
15．2光源367
15．3化學機制368
15．4動力學371
15．5醫(yī)學應用372
15．6涂層、油墨和印刷375
15．7光固化快速成型377
15．8結論與展望378
參考文獻379
專業(yè)術語中英文對照表383
單位換算表400