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1、外延的技術難題。

目前UV外延片還是使用現有的藍綠光設備生長外延結構，藍寶石襯底還是主流，目前銦鎵氮（InGaN）材料是藍光與綠光LED的主流，我們利用銦（In）組分的不同可以得到紅光到紫外光的波長范圍，光電轉換效率最大值在430~450nm波長，往長波長呈緩慢遞減，往短波長會快速遞減，如圖六所示，波長低于380納米后效率會更低，氮化鎵的帶隙寬度是3.4電子伏特（eV），剛好落在365nm的波長，也是銦鎵氮材料的極限，但是UV短波長LED的困難點就在于此，在365納米以下的UVA LED，有非常多的問題需要克服，我認為有兩個關鍵技術難點最致命。
 
第一個問題是發光層以外的各層材料光吸收問題，當波長短于370納米之后，P型的氮化鎵會吸光，導致量子井發出的光被大量吸收，另外一個問題就是波長越短需要更低的銦組分，銦組分降低會導致銦鎵氮發光層的非均勻性被破壞，進而導致電光轉換效率的降低，所以為了得到更短的波長，在發光層引入四元的AlInGaN與氮化鋁AlN（6.2eV，197納米）材料是更短波長的UVLED技術迫切需要的技術，氮化鎵帶隙波長位在365nm, 往短波長須拉高鋁（Al）含量 ，會使的結構產生伸張應力(tensile strain), 往長波長須拉高銦含量（In）會使的結構產生壓縮應力(compress strain)，相對于傳統藍光與綠光的壓縮應力，鋁含量升高的伸張應力會使得外延難度上升非常多。

目前這個問題還是一直困擾著UV LED的外延工程師，導致UVC的內部量子效率始終只有不到50%。當然發光波長越短，其它P型層與N型層的材料更需要加入Al的組分，讓吸光的比率降低，所以氮化鋁（AlN）與鋁鎵氮（AlGaN）材料的生長更重要，這就需要更高溫的MOCVD系統設計，目前主流的藍光MOCVD系統還不具備這樣的條件。

所以，因為這些問題的積累，限制了目前UVA的365nm波長與UVC波段的外延技術，最后導致成本居高不下。

2、芯片的技術難題

芯片的問題不比外延少，主要是正裝芯片工藝已經無法滿足UVLED的要求了，尤其是380納米以下的UVLED芯片，目前UVA最主流的技術是垂直結構芯片，由于垂直結構芯片的發光面在N型材料，可以有效的降低光被吸收的問題，另外垂直結構的光型穩定，大部分都是軸向光，幾乎沒有側向光，輻射效率高，在固化制程上有比較穩定與均勻的光分布。目前垂直結構的芯片有硅襯底化學剝離技術與藍寶石襯底激光剝離技術，由于兩種工藝的良率較低，工藝較復雜所以成本都比較高，單價是目前正裝芯片的3到5倍價格。
 
而針對UVC結構的280nm與265nm，目前主流的技術是倒裝結構，關鍵問題還是如何降低氮化鎵對UVC的光吸收以及良好的歐姆反射電極，而與N型鋁鎵氮合適的歐姆接觸電極也是非常重要的。
 
圖八是UVLED三種結構的比較示意圖，由性能與成本來看，385nm以上的波長使用便宜的正裝結構與性能優異的垂直結構各具優勢，375nm以下波長的UVA適合垂直結構，由于有較好的散熱路徑，UVC的波段適合倒裝結構，這也是目前市場上為什么385nm以上的器件很便宜，但是波長越短的UV，價格越來越貴的原因之一吧。

3、封裝的技術難題

雖然相對容易一些，但是難度跟傳統LED封裝相比，困難了許多，主要是目前的LED封裝材料都無法滿足UV波段的要求，通常為應對UV LED封裝要求，采用無機氣密玻璃封裝的UV LED，應對UV LED高能的輻射。因此，減少使用有機類的材料，甚至是完全不采用有機類材料對UV LED進行封裝，進而減少或避免因為有機材料導致的衰減問題與濕熱應力導致失效的問題。在UV波段有較高的穿透率無機材料，目前的玻璃，石英與NOVAXIL玻璃是UV封裝的必備材料，圖九是它們在UVA與UVC的穿透率與其它特性的比較示意圖。

除了封裝材料以外，另一個挑戰是UV LED的熱管理，尤其是UVC LED的外量子效率（EQE）特別低，它們只將大約2~3％的功率輸入轉換成光。剩余97％的功率被轉換成熱量，熱量必須要快速去除，所以導熱基板必須要有非常高的導熱系數，過去的PCB，陶瓷與鋁基板都很難達到這樣的要求，除非加入主動散熱的技術。最主流的封裝基板氮化鋁（AIN）具有優異的導熱性（140W/mK-170W/ mK），但是很昂貴，另外3D成型DPC陶瓷基板，以在陶瓷基板表面一體成型獲得金屬密封腔，形成陶瓷-金屬3D密封結構也可以滿足現有UV封裝技術的發展需要,圖十是目前UV封裝所用的主要材料示意圖，我認為UVC封裝的成本高企，除了貴得離譜的芯片，主要還是需要更好的材料來維持它的可靠度。