Dalam surat yang diterbitkan dalam jurnal ACS Photonics, para penyelidik melaporkan kaedah yang lebih elegan untuk menghasilkan LED ultraungu dalam (UV-C) berkualiti tinggi yang melibatkan pendepositan filem aloi semikonduktor aluminium galium nitrida (AlGaN) pada substrat silikon karbida (SiC) -- pelepasan daripada substrat nilam yang lebih meluas digunakan.
Menurut Zollner, menggunakan silikon karbida sebagai substrat membolehkan pertumbuhan bahan semikonduktor UV-C berkualiti tinggi yang lebih cekap dan kos efektif daripada menggunakan nilam. Ini, jelasnya, adalah disebabkan oleh betapa rapatnya struktur atom bahan itu sepadan.
"Sebagai peraturan umum, lebih banyak struktur yang serupa (dari segi struktur kristal atom) substrat dan filem adalah antara satu sama lain, lebih mudah untuk mencapai kualiti bahan yang tinggi," katanya. Lebih baik kualiti, lebih baik kecekapan dan prestasi LED. Nilam adalah berbeza dari segi struktur, dan menghasilkan bahan tanpa cacat dan salah jajaran selalunya memerlukan langkah tambahan yang rumit. Silikon karbida bukanlah padanan yang sempurna, kata Zollner, tetapi ia membolehkan kualiti yang tinggi tanpa memerlukan kaedah tambahan yang mahal.
Di samping itu, karbida silikon jauh lebih murah daripada substrat aluminium nitrida "ideal", menjadikannya lebih mesra pengeluaran besar-besaran, menurut Zollner.
Pembasmian kuman air mudah alih dan bertindak pantas adalah antara aplikasi utama yang ada dalam fikiran penyelidik semasa mereka membangunkan teknologi LED UV-C mereka; ketahanan, kebolehpercayaan dan faktor bentuk kecil diod akan menjadi pengubah permainan di kawasan kurang membangun di dunia yang tidak tersedia air bersih.
Kemunculan pandemik COVID-19 telah menambah dimensi lain. Ketika dunia berlumba-lumba mencari vaksin, terapi dan penawar bagi penyakit itu, pembasmian kuman, penyahkotoran dan pengasingan adalah beberapa senjata yang perlu kita pertahankan, dan penyelesaiannya perlu digunakan di seluruh dunia. Sebagai tambahan kepada UV-C untuk tujuan sanitasi air, cahaya UV-C boleh disepadukan ke dalam sistem yang dihidupkan apabila tiada sesiapa yang hadir, kata Zollner.
"Ini akan menyediakan cara kos rendah, bebas bahan kimia dan mudah untuk membersihkan ruang awam, runcit, peribadi dan perubatan," katanya.
Walau bagaimanapun, buat masa ini, ini adalah permainan kesabaran, kerana Zollner dan rakan sekerja menunggu wabak itu. Penyelidikan di UC Santa Barbara telah menjadi perlahan untuk meminimumkan hubungan orang ke orang.
"Langkah kami seterusnya, sebaik sahaja aktiviti penyelidikan disambung semula di UCSB, adalah meneruskan kerja kami untuk menambah baik platform AlGaN/SiC kami agar diharapkan menghasilkan pemancar cahaya UV-C yang paling cekap di dunia," katanya.
Penyumbang penyelidikan lain termasuk Burhan K. SaifAddin (pengarang utama), Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck, Abdullah S. Almogbel, Bastien Bonef, Michael Iza dan Feng Wu, semuanya dari SSLEEC dan/atau Jabatan Bahan di UC Santa Barbara.
