由于藍(lán)綠光與紅黃光LED價(jià)格競爭激烈，促使眾多LED廠商積極尋找新的利潤突破點(diǎn)，此時(shí)，紫外(UV)LED逐漸受到關(guān)注。近年來隨著紫外LED技術(shù)的提升，其市場應(yīng)用也在快速成長，預(yù)期紫外LED技術(shù)將會(huì)有更大的發(fā)展前景。

　　國內(nèi)產(chǎn)業(yè)格局

　　這幾年，我國紫外LED技術(shù)應(yīng)用發(fā)展相對迅速，除了一些科研院所在紫外LED取得了豐碩的研究成果外，國內(nèi)的LED企業(yè)也在紫外LED領(lǐng)域開拓出屬于自己的市場，在近紫外LED芯片領(lǐng)域以西安中為光電、亞威朗光電、華磊光電等為代表上游公司都有涉及近紫外芯片。紫外LED芯片發(fā)光的波長越短，技術(shù)難度就越大，在深紫外LED芯片領(lǐng)域我國也有以青島杰生為代表的優(yōu)秀企業(yè)。

　　另外以國星光電、鴻利光電為代表的中游封裝公司都推出了各自的紫外LED產(chǎn)品。去年鴻利光電與青島杰生在廣州達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方未來將共同開發(fā)深紫外紫外LED(波長在260～320nm之間)市場，開啟紫外市場上中游全面合作新格局。我國臺灣地區(qū)的晶電、新世紀(jì)、光鋐、榮創(chuàng)等LED企業(yè)都在紫外LED產(chǎn)品開始布局。

　　國外產(chǎn)業(yè)格局

　　日本憑借其在藍(lán)光LED領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢，在紫外LED方面的進(jìn)展同樣舉世矚目，日本主要紫外LED包括日亞化學(xué)與DOWA等。美國在深紫外的研究方面領(lǐng)先，具有代表性的企業(yè)是美國的SETI公司，但是近年有被日本超越的趨勢，日本日機(jī)裝(NIKKISO)從2015年春季開始量產(chǎn)發(fā)光波長為255～350nm的深紫外LED。韓國廠商首爾半導(dǎo)體與LG Innotek也在研發(fā)紫外LED。

　　與藍(lán)光不同，目前紫外LED正處于技術(shù)發(fā)展期，在專利和知識產(chǎn)權(quán)方面限制較少，有利于占領(lǐng)、引領(lǐng)未來的技術(shù)制高點(diǎn)。中國在紫外LED的裝備、材料和器件方面都有了一定的積累，目前正在積極地向應(yīng)用模塊發(fā)展。在紫外LED形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)之前，還需要國家的引導(dǎo)和支持，以便在核心技術(shù)方面取得先機(jī)。

　　芯片研究課題

　　(1)熒光材料與封裝材料

　　目前市場上的白光LED主要是通過藍(lán)光LED激發(fā)黃色熒光粉實(shí)現(xiàn)，而紫外LED通過分別激發(fā)紅色、綠色和藍(lán)色熒光材料也得到白光LED。并且得到的白光LED的顯示指數(shù)與色純度等方面更優(yōu)異。因此很多致力于藍(lán)色LED開發(fā)和性能提高的研究小組近年來開始轉(zhuǎn)戰(zhàn)紫外LED。獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的赤崎勇和天野浩的研發(fā)小組近年來也將AlGaN類紫外LED的研究作為重要主題之一。

　　關(guān)于紫外LED激發(fā)熒光粉實(shí)現(xiàn)白光LED研究方向，由三菱電線工業(yè)與Stanley電氣、山口大學(xué)共同發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，波長400nm的外部量子效率是380nm的近2倍;另外是使用400nm波長，有望提高熒光體的RGB轉(zhuǎn)換效率，因?yàn)椴ㄩL差距越小，波長轉(zhuǎn)換前后的光能量差也就越小。所以山口大學(xué)提出“很有可能是波長400nm的近紫外光激發(fā)出的白光亮度最高”。

　　一般情況下，LED芯片封裝時(shí)都用環(huán)氧樹脂進(jìn)行灌膠填充，但是環(huán)氧樹脂在紫外光中出現(xiàn)性能惡化，因?yàn)闃渲械谋江h(huán)雙重結(jié)構(gòu)容易被紫外光所破壞，加速了樹脂的氧化過程。同時(shí)目前還沒有找到400nm附近很好的光激發(fā)熒光材料。所以，當(dāng)前400nm紫外LED用于白色LED所面臨的課題是：如何開發(fā)由400nm附近的光激勵(lì)的熒光材料以及不會(huì)因這種光而出現(xiàn)性能惡化的封裝材料。

　　(2)提升發(fā)光效率

　　紫外LED芯片還將面臨的一個(gè)問題是，現(xiàn)在LED芯片幾乎全部使用氧化銦錫做透明導(dǎo)電層，氧化銦錫材料對可見光的吸收確實(shí)很少，但是氧化銦錫對紫外光的吸收卻明顯變強(qiáng)，同時(shí)紫外芯片的正向電壓相對藍(lán)綠光芯片的正向電壓偏高。

　　晶元光電聯(lián)合臺灣儀科中心，以及中央大學(xué)薄膜技術(shù)中心，將先進(jìn)材料石墨烯應(yīng)用于紫外LED的制造技術(shù)，共同執(zhí)行“開發(fā)電漿輔助高溫原子層沉積系統(tǒng)應(yīng)用于紫外LED”計(jì)劃，以更適合LED使用的透明電極材料石墨烯取代氧化銦錫，希望能夠克服紫外LED發(fā)光效率降低的問題。

　　未來研究方向

　　根據(jù)紫外LED芯片的研究現(xiàn)狀，預(yù)計(jì)其未來研究發(fā)展方向有如下幾個(gè)方面：研究高質(zhì)量的深紫外材料外延生長技術(shù);高Al組分AlGaN材料生長技術(shù)和摻雜技術(shù);深紫外LED結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);波長300nm以下LED器件芯片制作工藝和封裝技術(shù);面向醫(yī)療、殺菌和凈化應(yīng)用領(lǐng)域的紫外光源模塊開發(fā)和應(yīng)用;近紫外LED激發(fā)熒光粉制備高性能白光LED。

　　未來技術(shù)問題

　　未來需解決的技術(shù)問題是藍(lán)寶石襯底上高質(zhì)量AlN模板的MOCVD外延生長;AlGaN量子阱的發(fā)光機(jī)制研究與結(jié)構(gòu)控制技術(shù);P型高Al組分AlGaN摻雜技術(shù)研究;低歐姆接觸電極的制作;電流擁堵效應(yīng)的解決;紫外LED出光效率提高技術(shù);熒光材料的高效合成;耐熱抗紫外封裝材料的研究;深紫外LED的器件工藝和封裝技術(shù);深紫外LED的應(yīng)用模塊研制等。在國內(nèi)外眾多紫外LED研究工作者的共同努力下，相信紫外LED芯片的應(yīng)用前景將一片光明。