Leuchtdioden für den ultravioletten Spektralbereich

Wir entwickeln Leuchtdioden (LEDs) auf Basis des Halbleitersystems AlN-GaN-InN mit einer Emission im ultravioletten (UV) Spektralbereich, vornehmlich in den Wellenlängenbereichen UV-B (280-315 nm) und UV-C (<280 nm). Diese Bauelemente bieten eine kompakte Bauform, können bei niedrigen Spannungen betrieben werden, lassen sich schnell schalten und enthalten keine toxischen Substanzen. Dank dieser Eigenschaften sind UV-LEDs schon jetzt konventionellen UV-Strahlern wie Gasentladungslampen in vielerlei Hinsicht überlegen, auch wenn ihre Effizienzen noch nicht an die der sichtbaren LEDs heranreichen.

  • UVB-LED
    [+] UVB-LED in TO-Gehäuse
  • UV-LED Modul
    [+] Modul mit UV-LEDs zur Wasserdesinfektion
  • UV-LED-Modul
    [+] Modul mit UV-LEDs zur Wasserdesinfektion
  • UV-LED Modul
    [+] Modul mit UV-LEDs zur Pflanzenbeleuchtung
  • UVB-LED
    [+] UVB-LED als SMD-Bauelement

Unsere Arbeiten konzentrieren sich zurzeit auf ausgewählte Emissionswellenlängen:

  • 300-320 nm für die Oberflächenpolymerisation, Phototherapie und die Pflanzenbeleuchtung,
  • 260-280 nm für die Wasserdesinfektion,
  • <250 nm für die Gassensorik

UVB-LEDs bei 310 nm emittieren durch das Saphirsubstrat über die Chiprückseite mit optischen Leistungen von typischer Weise 1 mW bei 20 mA  und maximal 13 mW bei 400 mA. UV-C-LEDs bei 265 nm sind noch in der Entwicklung zeigen aber bei 20 mA ebenfalls schon Lichtleistungen von ca. 1 mW. Zusammen mit dem EntwicklungsZentrum des FBH verbauen wir UV-LEDs zu kompletten Modulen und testen sie in praktischen Anwendungen wie der Wasserdesinfektion oder der Pflanzenbeleuchtung. In enger Kooperation mit der TU Berlin deckt das FBH die gesamte Prozesskette zur Herstellung von UV-LEDs ab. An verschiedenen MOVPE-Anlagen werden die InAlGaN-Heterostrukturen epitaktisch auf Saphirsubstraten abgeschieden. Um die Versetzungsdichte in den Halbleiterschichten zu reduzieren, nutzen wir das laterale epitaktische Überwachsen (ELO) mikrostrukturierter AlN-Schichten. Die Chiptechnologie der LEDs erfolgt in der Prozesslinie des FBH-Reinraums und umfasst unter anderem die Herstellung sogenannter Nanopixelkontakte auf der p-Seite, die sowohl niederohmig als auch UV-reflektierend sind. Die Flip-Chip-Montage der LEDs erfolgt auf AlN-Submounts und in TO-Gehäuse bzw. auf Keramikträger als SMD-Bauelement. Leistungs-Strom-Spannungs-Kennlinien sowie Spektren werden on-wafer, am montierten Chip oder auch von kompletten UV-LED-Modulen aufgenommen.