氮化物半導(dǎo)體深紫外LED技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用

劉乃鑫1，郭亞楠1，張童2，崔丹妮2，閆建昌1*

1中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所，北京市海淀區(qū)清華東路甲35號，郵編100083

2山西中科潞安紫外光電科技有限公司，山西省長治市漳澤工業(yè)園區(qū)，郵編：046000

*Email: yanjc@semi.ac.cn

一、引言

AlGaN基深紫外發(fā)光二極管（LED）作為第三代半導(dǎo)體技術(shù)的重要分支，憑借無汞環(huán)保、開關(guān)速度快、波長精準可控和易于集成等優(yōu)勢，已在公共衛(wèi)生、醫(yī)療健康、工業(yè)催化、紫外通信等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破性應(yīng)用。在公共衛(wèi)生領(lǐng)域，其可有效替代傳統(tǒng)汞燈，廣泛應(yīng)用于空氣、水體及物體表面消毒；在工業(yè)領(lǐng)域，深紫外LED可用于食品包裝殺菌、工業(yè)廢水處理、PCB涂層快速固化以及非視距通信系統(tǒng)；在安全通信領(lǐng)域，具有“日盲”特性的UVC波段因大氣吸收強、背景干擾低，展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢；在生化檢測領(lǐng)域，深紫外LED結(jié)合熒光激發(fā)技術(shù)，可實現(xiàn)對水質(zhì)污染、有機污染物及生物氣溶膠的高靈敏度識別；在海洋監(jiān)測領(lǐng)域，250–280nm波段LED被用于追蹤有色溶解有機物（CDOM）濃度變化，為水生態(tài)系統(tǒng)評估提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持；在醫(yī)療健康領(lǐng)域，基于深紫外光源的光療設(shè)備在治療銀屑病、白癜風(fēng)和骨質(zhì)疏松癥等方面表現(xiàn)出較傳統(tǒng)光源更高的安全性與靶向性。

目前深紫外LED商業(yè)化產(chǎn)品的波長覆蓋227–280nm，光功率可達60mW（100mA驅(qū)動電流），具備高穩(wěn)定性和窄譜寬特性。采用板級封裝技術(shù)的集成模組可實現(xiàn)多芯片高密度集成，輸出輻照強度超過100 mW/cm²，具有良好的工程適配性。隨著《水俁公約》的實施及疫情防控需求的推動，深紫外LED產(chǎn)業(yè)進入了高速增長階段：2023年國內(nèi)產(chǎn)值達13億元，芯片產(chǎn)量達1.2億顆，燈珠出貨量達5000萬顆；2024年產(chǎn)值增至17億元，芯片產(chǎn)量攀升至1.6億顆，燈珠達7800萬顆。

二、國際技術(shù)現(xiàn)狀

深紫外LED的制造流程主要包括外延生長、芯片制造和封裝三大環(huán)節(jié)。

(1) 外延階段：采用高溫金屬有機化學(xué)氣相沉積（MOCVD）設(shè)備進行高質(zhì)量AlGaN基外延層生長，設(shè)備性能和工藝參數(shù)直接決定器件結(jié)構(gòu)和材料缺陷密度，是影響器件效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

(2) 芯片制造階段：主要涉及光刻、刻蝕和金屬沉積等工藝。光刻用于實現(xiàn)微米級圖形轉(zhuǎn)移；感應(yīng)耦合等離子體蝕刻（ICP）結(jié)合干法刻蝕工藝，可精確構(gòu)建發(fā)光臺面結(jié)構(gòu)；金屬沉積用于正、負電極的制備。

(3) 封裝階段：采用共晶焊技術(shù)將芯片牢固連接至基板，確保熱阻降低與長期穩(wěn)定性；引線鍵合完成電氣互聯(lián)；灌封工藝通過填充透明封裝材料，提升光輸出效率并增強可靠性。

全球范圍內(nèi)，多個研究機構(gòu)和公司在深紫外LED領(lǐng)域的各個環(huán)節(jié)取得了顯著進展，通過不同的技術(shù)路線提升了器件性能。中國、日本、德國和美國等國家的研究團隊在材料生長、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計和封裝技術(shù)等方面均有突破，且在許多關(guān)鍵指標(biāo)上已基本并跑。

圖1所示為國內(nèi)外報道的深紫外LED的峰值外量子效率（External quantum efficiency, EQE）和電光轉(zhuǎn)換效率（Wall-plug efficiency, WPE）[1-7]，遠低于可見光LED；且隨著波長向更短的深紫外區(qū)域發(fā)展，效率下降更為顯著[8-10]。深紫外LED效率低的主要原因可以歸結(jié)為材料生長、載流子注入和光提取效率等方面的挑戰(zhàn)。首先，高Al組分AlGaN材料的生長難度大，位錯密度和點缺陷濃度高。其次，p型AlGaN摻雜效率極低，由于Mg受主的激活能隨Al組分增加而顯著升高，空穴濃度低，電阻率高[11]；載流子注入濃度不對稱，有源區(qū)電子過剩并易泄漏到p側(cè)，造成空穴損失和非輻射復(fù)合[12]。再者，低的光提取效率（LEE）是限制深紫外LED發(fā)光效率的核心瓶頸之一。AlGaN與襯底、空氣之間的高折射率差導(dǎo)致大部分光線在內(nèi)部全反射[13]；高Al組分AlGaN材料的發(fā)光模式中TM偏振光占據(jù)較大比例，而TM偏振光主要平行于生長表面?zhèn)鞑?，全反射更嚴重[10]；用于歐姆接觸的p型GaN接觸層也會強烈吸收DUV光[14]。

圖1 國際上公開報道的深紫外LED的峰值(a) 外量子效率及 (b) 電光轉(zhuǎn)換效率。

Fig. 1. The reported (a) external quantum efficiency (EQE) and (b) wall-plug efficiency (WPE) of DUV LEDs.

日本在深紫外LED領(lǐng)域代表性的研究團隊包括Nikkiso Giken公司的Matsukura團隊和Nichia Corporation公司的Ichikawa團隊。Matsukura團隊通過優(yōu)化p型層光學(xué)厚度顯著提升了深紫外LED的光輸出性能[15]。該團隊通過精確計算，設(shè)計并比較了厚p-GaN與薄p-GaN兩種結(jié)構(gòu)，其中薄p-GaN結(jié)構(gòu)引入了高Al組分的p-AlGaN層。結(jié)果表明，當(dāng)p型層總光學(xué)厚度約為發(fā)光波長的0.66倍時，器件發(fā)光性能達到最優(yōu)。在此條件下，薄p-GaN結(jié)構(gòu)的光輸出功率較厚p-GaN結(jié)構(gòu)提升約2.2倍，在10 mA電流下，峰值EQE和WPE分別達到15.7%和15.3%（目前報道最高水平）。源于薄p-GaN層對紫外光吸收的抑制，以及p型反射電極所形成的干涉增強效應(yīng)，發(fā)光性能得以大大提升。Ichikawa團隊則聚焦于提升LEE，提出采用直接鍵合技術(shù)解決傳統(tǒng)深紫外LED因不透明p型接觸層及封裝樹脂強吸收導(dǎo)致的光損耗問題[7]。該團隊將無機半球形藍寶石透鏡直接鍵合至LED芯片表面，采用原子擴散鍵合（ADB）和表面活化鍵合（SAB）兩種工藝實現(xiàn)高質(zhì)量界面連接，制備了255 nm與280 nm波長的深紫外LED。鍵合透鏡后的器件在輸出功率與EQE方面均顯著改善：在350 mA電流下，255 nm LED輸出功率提升2.8倍，達73.6 mW；280 nm LED提升2.3倍，達153 mW。該方法為深紫外LED的高效封裝與光提取提供了技術(shù)方向。

德國在本領(lǐng)域則以Technische Universität Berlin和FBH研究所的Michael Kneissl團隊為代表。Michael Kneissl團隊在發(fā)光波長短于250nm的遠紫外LED（far-UVC）領(lǐng)域研究領(lǐng)先。他們系統(tǒng)研究了量子阱（QW）數(shù)量對遠紫外LED光輸出性能及退化行為的影響[8]，發(fā)現(xiàn)在233 nm波長器件中存在一個最優(yōu)QW數(shù)量范圍（6–15個），在此區(qū)間內(nèi)，光功率輸出與L70壽命均達到最佳水平。其中，含15個QW的LED在200 mA驅(qū)動電流下實現(xiàn)了5 mW的光輸出功率和0.47%的峰值EQE，L70壽命為9–13小時。該團隊的模擬分析揭示了其機制，增加QW數(shù)量可降低單個量子阱中的載流子密度，抑制空穴泄漏與非輻射復(fù)合，從而改善器件可靠性。然而，過高的QW數(shù)量可能引發(fā)光子再吸收效應(yīng)，反而削弱光提取效率。該團隊的研究指出，精準調(diào)控QW數(shù)量是協(xié)同提升far-深紫外LED光效與工作壽命的關(guān)鍵策略。 

美國的代表性團隊是Bolb公司的Jianping Zhang團隊和University of South Carolina的Asif Khan團隊。Jianping Zhang團隊報道的峰值波長為268 nm的UVC LED[2]，其峰值EQE和峰值WPE分別達到13.2%和10.3%，在350 mA注入電流下實現(xiàn)199 mW的光輸出功率，性能位居當(dāng)時國際領(lǐng)先水平。為了測算電注入器件的內(nèi)量子效率（IQE）、LEE等參數(shù)，該團隊基于載流子復(fù)合ABC模型的溫控擬合方法，建立了能同時描述熱激發(fā)、載流子擴散及復(fù)合競爭的物理框架[16]。Asif Khan團隊從熱管理角度出發(fā)，通過將像素尺寸縮小至5-15 μm，并采用互連散熱設(shè)計[17]，在281 nm下實現(xiàn)了裸芯361 W/cm²的高亮度輸出。微像素陣列因其較大的比表面積，顯著增強了側(cè)向散熱能力并改善了電流分布均勻性，有效降低了串聯(lián)電阻與結(jié)溫上升，大幅緩解了效率下降的問題。

國內(nèi)研究團隊以中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所（簡稱“半導(dǎo)體所”）的李晉閩研究員、閆建昌研究員團隊和北京大學(xué)的沈波教授團隊等為代表。李晉閩研究員、閆建昌研究員團隊聯(lián)合山西中科潞安紫外光電科技有限公司（簡稱“中科潞安”）最近提出一種芯片級液體封裝技術(shù)[4]，顯著提升了深紫外LED的LEE。通過實驗驗證與蒙特卡洛射線追蹤模擬分析，研究證實自組裝形成的液體杯體結(jié)構(gòu)可有效擴大光子逸出錐角、增加額外出光區(qū)域，并利用傾斜側(cè)壁的多重散射效應(yīng)促進光子逃逸。采用該技術(shù)封裝的深紫外LED在350 mA電流下的WPE達到10.7%，較傳統(tǒng)深紫外LED提升64.9%；5 mA注入電流下的峰值WPE高達13.24%。這種液體杯狀結(jié)構(gòu)還能顯著增強前向光輸出，特別適于高定向的輻照應(yīng)用場景。沈波教授團隊提出并驗證了一種量子結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略：調(diào)整有源區(qū)設(shè)計，使其以量子阱層而非量子壘層終止，從而將電子積累效應(yīng)引導(dǎo)至最后一個量子阱內(nèi)[5]。該設(shè)計使空穴更易注入至發(fā)光區(qū)域參與輻射復(fù)合，有效提升了載流子復(fù)合效率。他們研制的277 nm深紫外LED光輸出功率達到51.7 mW@ 100 mA，峰值WPE達9.98%。

三、市場應(yīng)用現(xiàn)狀

在技術(shù)突破的堅實基礎(chǔ)上，深紫外LED正以前所未有的速度從實驗室走向廣闊的市場，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，展現(xiàn)出巨大的社會價值與商業(yè)潛力。

在公共衛(wèi)生領(lǐng)域，深紫外LED憑借其高效、無毒、環(huán)保、可瞬時啟停的殺菌特性[18, 19]，正逐步取代傳統(tǒng)汞燈，成為空氣、水體及物體表面消毒的主流技術(shù)方案。其應(yīng)用已從后疫情時代的應(yīng)急需求轉(zhuǎn)向常態(tài)化公共衛(wèi)生體系建設(shè)，具體體現(xiàn)在三個方面[20]：在空氣消毒方面，波長在260-280nm的深紫外LED廣泛集成于樓宇中央空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、室內(nèi)空氣凈化器及公共交通車廂內(nèi)，實現(xiàn)對流動空氣的動態(tài)持續(xù)殺菌。這類應(yīng)用不僅要求LED單元具備足夠的輸出功率以應(yīng)對快速流動的氣流，更關(guān)鍵的是需對光路結(jié)構(gòu)與屏蔽裝置進行嚴格設(shè)計，確保紫外線不會泄露至人員活動區(qū)域，從而實現(xiàn)“人機共存”的安全消毒。在物體表面消殺方面，深紫外LED被應(yīng)用于電梯按鈕、自動扶梯扶手、智能馬桶等高頻接觸表面的即時消毒，該類場景追求在265-280nm最佳殺菌波段下實現(xiàn)較高的表面輻照度，以有效阻斷接觸式傳播鏈。其技術(shù)難點在于如何確保不規(guī)則表面接收無死角的照射劑量，并保障LED芯片在持續(xù)工作條件下的散熱性能與使用壽命。在水體凈化方面，深紫外LED多選用265-275nm波段，通過破壞水中微生物的DNA/RNA實現(xiàn)滅菌，相比化學(xué)消毒可避免有害副產(chǎn)物的生成，可高效用于公共場所的直飲水終端、二次供水系統(tǒng)及循環(huán)水池的凈化，確保供水安全。該類應(yīng)用要求LED具備良好的防水封裝和一定的輸出功率（通常在數(shù)十毫瓦以上），以適應(yīng)不同水質(zhì)和流速的處理需求。但目前深紫外LED的電光轉(zhuǎn)換效率仍較低，制約了其在大型水處理廠中替代傳統(tǒng)紫外汞燈的經(jīng)濟可行性。此外，各類便攜式深紫外LED消毒設(shè)備（如消毒盒、殺菌筆）也為個人防護提供了極大便利，共同構(gòu)建起高效、安全且可持續(xù)的立體化消毒屏障。

在工業(yè)領(lǐng)域，深紫外LED憑借其可靠性、長壽命及環(huán)保特性，正從多個維度重塑傳統(tǒng)工藝流程。在食品與飲料行業(yè)，深紫外LED系統(tǒng)可被集成于灌裝線、包裝膜或封閉容器內(nèi)部，對產(chǎn)品表面及包裝材料進行在線、非熱式殺菌。通常選用265–275nm波段，并依據(jù)產(chǎn)線速度與輻照距離配置相應(yīng)功率（數(shù)瓦至數(shù)百瓦），從而在確保微生物滅活效果的同時避免物料受熱變質(zhì)，有效延長貨架期并保障食品安全[21]。目前該類應(yīng)用面臨的主要挑戰(zhàn)在于，如何在控制成本的條件下實現(xiàn)大照射范圍內(nèi)的均勻輻照，并維持設(shè)備在高溫、高濕工業(yè)環(huán)境下的長期運行可靠性。在工業(yè)水處理方面，它可用于對市政污水、食品飲料工業(yè)用水、游泳池等進行高效消毒[22]，一般采用260–275nm波段，并搭配瓦級高功率模塊以適應(yīng)不同水質(zhì)條件與紫外穿透深度需求。其瞬時啟停的特性便于實現(xiàn)按需殺菌，且無需擔(dān)心汞泄露帶來的二次污染風(fēng)險。盡管LED光源易于模塊化集成和智能控制，但其大規(guī)模應(yīng)用仍受限于當(dāng)前單位功率的光電轉(zhuǎn)換效率較低，處理大流量水體時，在能耗與總擁有成本上相較于傳統(tǒng)紫外汞燈尚未形成絕對優(yōu)勢。在電子與材料制造中，深紫外光（尤以250-280nm波段為主）被用于精密清洗（如去除光刻膠）、表面改性及光固化等工藝。這類應(yīng)用對波長純度和功率穩(wěn)定性要求極高，波長必須與光敏材料的吸收峰精確匹配。當(dāng)前的主要障礙是滿足此要求的深紫外LED光源成本極高，且輸出功率和長期工作下的波長漂移控制仍是需要持續(xù)攻克的技術(shù)瓶頸。

在安全通信領(lǐng)域，深紫外LED利用其獨特的“日盲”特性（波長在200-280nm的紫外光被地球臭氧層強烈吸收，太陽光中此波段背景輻射近乎為零），可實現(xiàn)高保密性的“日盲紫外光通信”[23]。這種通信方式不易被探測和干擾，且能夠?qū)崿F(xiàn)高保密性的非視距傳輸[24]，即在有障礙物遮擋或復(fù)雜地形環(huán)境下，通過大氣散射實現(xiàn)通信，特別適用于軍事指揮、艦船編隊、應(yīng)急救災(zāi)等需要高保密和抗干擾能力的特殊場景。在技術(shù)實現(xiàn)上，通信系統(tǒng)的功率與波長選擇隨傳輸距離而變化。在近距離室內(nèi)保密通信或戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用中，波長265-275 nm、毫瓦量級功率的深紫外LED即可滿足需求，重點在于設(shè)備小型化與集中化。而在數(shù)公里級的遠距離通信中，則需采用瓦級以上的高功率LED，并優(yōu)選靠近日盲波段中心波長（260-270nm）以進一步增強抗背景光干擾能力。盡管如此，該技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用仍面臨多重挑戰(zhàn)。在器件層面，存在光提取效率低、調(diào)制帶寬受限以及器件壽命較短等問題；在系統(tǒng)層面，則需應(yīng)對大氣信道衰減、背景噪聲抑制、高性能日盲濾光等關(guān)鍵技術(shù)難題。目前，隨著紫外半導(dǎo)體材料與器件工藝的持續(xù)發(fā)展，深紫外LED安全通信正逐步從實驗研究階段走向特定場景下的示范應(yīng)用。

在生化檢測領(lǐng)域，深紫外LED作為緊湊型激發(fā)光源，正推動現(xiàn)場快速檢測設(shè)備的革新?；谧贤鉄晒夤庾V技術(shù)，當(dāng)特定波長的深紫外光（通常位于265-280nm）照射到待測物（如蛋白質(zhì)、細菌、毒素、DNA）時，會激發(fā)出特征熒光，通過分析熒光信號即可實現(xiàn)高靈敏度、高特異性的定性或定量分析。在食品安全方面，可快速檢測果蔬表面的農(nóng)藥殘留[25]、谷物中的黃曲霉素。這通常需選用特定波長（如280nm常用于激發(fā)蛋白質(zhì)熒光）與適中功率的LED，以在檢測水平與設(shè)備功耗之間取得平衡。在水質(zhì)監(jiān)測方面，紫外監(jiān)測設(shè)備可評估水質(zhì)污染（如重金屬離子[26]、烴類污染），并實現(xiàn)對水體中病原體（如大腸桿菌[27]、軍團菌[28]）的現(xiàn)場篩查，有效彌補了傳統(tǒng)實驗室分析的滯后性。此外，由于深紫外LED能有效激發(fā)有機污染物及生物氣溶膠的固有熒光，這使得開發(fā)用于大氣有機污染物監(jiān)測、甚至戰(zhàn)場或公共安全領(lǐng)域生化戰(zhàn)劑實時預(yù)警的便攜式、低成本檢測儀成為可能。然而，不同污染物對激發(fā)波長響應(yīng)各異，要求LED光源具備波長可調(diào)或精準匹配能力。同時，傳感器的微型化、抗環(huán)境干擾能力、高功率LED的熱管理與光譜穩(wěn)定性等問題，仍是當(dāng)前技術(shù)推廣的主要障礙。

在海洋監(jiān)測領(lǐng)域，深紫外LED為原位、實時海洋環(huán)境監(jiān)測提供了新工具。傳統(tǒng)上，對海水中的硝酸鹽、亞硝酸鹽、COD等關(guān)鍵化學(xué)參數(shù)的監(jiān)測需要采集樣本后送回實驗室，過程繁瑣且滯后。利用深紫外LED，特別是250-280 nm波段的發(fā)光特性，可制成高靈敏度的小型化傳感器。該波段對有色溶解有機物（CDOM）[29]的熒光激發(fā)效應(yīng)尤為顯著，能夠通過檢測其熒光強度反演CDOM濃度變化，進而有效追蹤陸源有機物輸入、水體富營養(yǎng)化進程[30]及碳循環(huán)通量，為海洋生態(tài)系統(tǒng)健康評估提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐[31]。此外，該類傳感器還可用于探測浮游植物分布、石油烴類污染物等，其低功耗、小型化與抗干擾特性，使其非常適合搭載于水下機器人、剖面浮標(biāo)或岸基/船基監(jiān)測平臺，實現(xiàn)長期、連續(xù)、實時的海洋數(shù)據(jù)采集，為海洋科學(xué)研究、環(huán)境保護和漁業(yè)資源管理提供寶貴的數(shù)據(jù)支持。在實際應(yīng)用中，傳感器需根據(jù)監(jiān)測目標(biāo)優(yōu)選激發(fā)波長（如260nm左右適用于CDOM檢測，275nm左右適用于硝酸鹽紫外吸收法檢測），并具備數(shù)十毫瓦量級的輸出功率，以保證在部分渾濁水體中仍能獲取有效信號，同時維持較低運行功耗以適應(yīng)水下平臺的能源限制。然而，海洋環(huán)境的高腐蝕性、溫度波動、光學(xué)窗口污染以及深水高壓條件下UVC-LED的可靠性問題，仍是制約該類傳感器大規(guī)模部署的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

在醫(yī)療健康領(lǐng)域，紫外LED的應(yīng)用已從設(shè)備表面消毒延伸至精準治療與疾病預(yù)防層面。在光療應(yīng)用中，基于特定波長的紫外LED光療設(shè)備展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，其中波長311nm左右的窄譜中波紫外線已成為治療銀屑病[32]（牛皮癬）、白癜風(fēng)[33]等皮膚疾病的有效手段。相較于傳統(tǒng)寬譜紫外光源，窄譜紫外LED光譜純凈、輸出穩(wěn)定，可實現(xiàn)更高的治療靶向性，并能精確控制輻照劑量，從而在保障療效的同時大幅降低皮膚灼傷與癌變風(fēng)險，為開發(fā)安全、便捷的家用型治療設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。除皮膚疾病外，該技術(shù)也在探索用于骨質(zhì)疏松癥的輔助治療，其原理是通過波長在290-315nm的紫外線高效促進人體合成維生素D[34, 35]，以調(diào)節(jié)鈣磷代謝，增強骨密度。然而，該應(yīng)用目前仍處于研究階段，關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于確定適用于不同皮膚類型與年齡人群的安全輻照劑量方案，并需通過大規(guī)模臨床試驗驗證其長期有效性與安全性。在臨床感染控制方面，深紫外LED還可集成于內(nèi)窺鏡等醫(yī)療設(shè)備末端[36]，實現(xiàn)手術(shù)過程中的即時殺菌，全方位守護患者與醫(yī)護人員的健康。

深紫外LED正以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，從公共衛(wèi)生到工業(yè)制造，從安全通信到精密檢測，從海洋監(jiān)測到醫(yī)療健康，全方位、多維度地融入經(jīng)濟社會發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它不僅為傳統(tǒng)行業(yè)帶來了顛覆性的技術(shù)革新，更催生出全新的應(yīng)用場景與市場空間，展現(xiàn)出驅(qū)動產(chǎn)業(yè)升級、守護公眾健康、保障社會安全的巨大綜合價值。隨著技術(shù)的持續(xù)成熟與成本的進一步優(yōu)化，深紫外LED的應(yīng)用邊界還將不斷拓寬，其未來市場潛力無限，必將為構(gòu)建更安全、更健康、更高效的社會貢獻更為深遠的力量。

四、總結(jié)

中國在深紫外LED領(lǐng)域的研究整體上與美國、日本、德國等科技強國處于并跑狀態(tài)，并在部分關(guān)鍵技術(shù)方向?qū)崿F(xiàn)領(lǐng)跑。國內(nèi)研究團隊在AlGaN材料外延生長、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面展現(xiàn)出顯著創(chuàng)新能力，同時在高可靠性封裝技術(shù)及水/空氣消毒等應(yīng)用場景拓展方面取得實質(zhì)性突破。例如，中科院半導(dǎo)體所聯(lián)合中科潞安公司實現(xiàn)的13.24%的WPE已達到國際先進水平，標(biāo)志著關(guān)鍵性能指標(biāo)的全面對標(biāo)。上述成果表明，依托持續(xù)的研發(fā)投入和系統(tǒng)性技術(shù)創(chuàng)新，中國已在深紫外LED領(lǐng)域構(gòu)建起覆蓋材料、器件到封裝的完整技術(shù)鏈，形成了具有國際競爭力的研發(fā)體系，并在多個核心維度與美、日、德等傳統(tǒng)領(lǐng)先國家實現(xiàn)并跑甚至局部領(lǐng)跑。

未來在技術(shù)上，需要繼續(xù)攻克關(guān)鍵技術(shù)難題，提高深紫外LED的綜合性能；在市場方面，積極拓展應(yīng)用領(lǐng)域，加強市場推廣，提高國產(chǎn)深紫外LED產(chǎn)品的市場認可度和占有率；在標(biāo)準制定上，加快建立完善的行業(yè)標(biāo)準體系，規(guī)范市場秩序，促進產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。展望未來，隨著智能化控制、標(biāo)準化模組設(shè)計和系統(tǒng)集成能力的提升，深紫外LED有望進一步滲透至更多專業(yè)化與高附加值場景，成為推動公共衛(wèi)生體系建設(shè)與工業(yè)綠色升級的核心利器。

致謝

感謝國家重點研發(fā)計劃（2022YFB3604800）、國家自然科學(xué)基金（62274163, 62135013, 62234001, 62250071）、北京市科技新星計劃（20230484466）和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會（2022000028, 2023123）等的資助支持。