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展望2021之中国科大微电子学院：深紫外LED将带动中下游产业进一步发展
材料来源：化合物半导体杂志
主编前言
2020年，我们共同经历了新冠肺炎疫情全球大流行，近200万人悄然离去，尊重生命，尊重科学，团结抗疫成国际共识，武汉封城、长江洪水肆虐、澳洲丛林大火、非洲蝗虫大灾、纳卡地区爆发恶战等都历历在目，可以说，2020年是大灾大难的一年；但这绝不是全部，2020年，我们也共同见证了亚太15国签署RCEP区域自贸合作，提振世界经济信心，SpaceX实现首次商业载人航天飞行，嫦娥五号任务取得圆满成功，在世界经济遭受严重冲击之际中国成为唯一实现正增长的主要经济体。作为拉动经济复苏引擎的半导体行业，在2020年也是敢于担当，成绩不菲：5G落地之年，5nm5G芯片强劲推出，苹果首发了采用台积电5nm工艺制程的A14Bionic，集成118亿晶体管。此后华为与三星也相继发布了麒麟9000系及Exyons1080。云上EDA探索落地，EDA软件商、IC设计企业以及代工厂合作推进，能够适配EDA工具使用需求、拥有大规模算力自动化智能调度以及海量的云资源提供弹性算力支持，直接提升芯片的研发周期和良率，降低芯片设计成本。3D先进封装技术稳步提升，突破了摩尔定律瓶颈，在集成度、性能、功耗等方面优势明显，三星在今年对外宣布了全新的X-Cube3D封装技术已经可以投入使用……当然作为半导体领域的后起之秀，第三代半导体及其他化合物半导体，也是备受关注和亮点多多，下面请听业内各位专家学者细述道来!
《化合物半导体》对中国科大微电子学院特任研究员，博士生导师 孙海定的专访
中国科大微电子学院特任研究员，博士生导师 孙海定
孙海定博士现任中国科大微电子学院特任研究员，博士生导师，IEEE Senior Member。长期致力于MBE/MOCVD宽禁带氮化物和氧化物半导体外延技术及紫外光电器件设计与工艺的研究。近年来在光电材料和器件领域发表多篇论文。申请美国专利5项，国际专利4项，中国专利12项。相关工作受到同行和业界广泛关注，被包括半导体行业杂志《Compound Semiconductor》等国际科技媒体多次报道。
Q：近年来随着深紫外LED的发光效率不断提升，深紫外LED的市场也快速发展起来了，如何看待深紫外LED现实应用或者大规模普及的困难和挑战？ 深紫外LED技术未来发展的趋势如何？
A：一场突如其来的全球新冠疫情，让节能环保（不含汞）而又小巧便携的深紫外LED杀菌光源芯片走入公众的视野。 据Mordor Intelligence 2020年有关深紫外LED市场预计报告显示，全球深紫外 LED芯片市场从2020-2025年复合增长率达到20.1%，预计到2025年市场将达到近10亿美金，且主要在杀菌消毒应用领域，尤其是在表面/空气杀菌净化、静止水杀菌、流动水杀菌为未来主要成长动能。随着技术精进、市场扩容和产业发展，使得深紫外LED的市场前景越来越广阔，各大公司推出的基于深紫外LED芯片的新品也层出不穷，纷纷抢占市场份额�；诖�，这一新兴技术将势必带动中下游产业的进一步发展。目前占据技术领先的地区包括美国，日本，中国等。
目前深紫外LED的现实应用的最大挑战和困难还是单颗或者单位面积内输出的光功率还是太小。相较于拥有近80%的光电转换效率的蓝光LED，深紫外LED（以280nm为例）的光电转换效率普遍仅只有5%左右，且波长越短这个效率越低。其核心问题还是在于材料本身，受制于制备深紫外LED的铝镓氮半导体材料的p型掺杂困难，且该材料特殊的能带结构而导致光提取效率很低（实验室最高纪录也仅仅只有20%左右），因此如果将来全面普及深紫外LED，势必攻克掺杂和光提取效率这两大难题方可进一步取代汞灯，实现真正意义上的绿色节能环保“紫外光源”。
从技术层面上来说，深紫外LED的未来发展趋势主要围绕“垂直结构”和“水平结构”来设计和制备发光芯片，按照目前的技术路线，垂直结构紫外LED具备一定的电注入优势，且更加均匀，有可能是将来发展的主流技术。同时需要进一步优化器件的外延生长条件，提高芯片的电流注入效率，并优化器件的光子提取效率，从而实现更高输出功率，更高光电转换效率的深紫外LED光源。
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