新型冠狀病毒（COVID-19）肆虐全球，全球品牌廠商對殺菌凈化的意識也大幅提升，無論是表面殺菌、空氣殺菌、水凈化等相關產品都格外受到關注。其中深紫外光發光二極體（UVC LED）技術尤為熱門—短波長的UVC LED可有效破壞微生物之DNA、RNA，達到抑菌效果，進而帶動了整體市場規模的發展。

然而，UVC LED目前仍存在光電轉換效率低與壽命較低等問題，是此技術發展及應用推廣過程中必須去面對和解決的難題。其中晶片可以說是UVC LED產業鏈中的核心，若晶片性能不好，無論封裝端如何提升結構、技術，都無法從根本上解決問題。

中國臺灣陽明交通大學（以下簡稱“陽明交大”）郭浩中教授團隊使用芬蘭領先供應商Picosun ALD （Atomic Deposition Layer） 設備沉積出鈍化層和阻隔膜，使UVC LED的使用壽命延長、可靠性增強，ALD鈍化保護技術可以改善LED昂貴的封裝程序進而降低生產成本。

郭浩中教授受訪時提到：“本研究團隊在LED的研究上已經著墨多年，近幾年由于UVC LED與Micro LED的崛起，為了有效維持元件本身的光電特性，我們與Picosun密切合作并導入ALD鈍化保護技術。尤其UVC LED本身在磊晶過程中會產生許多晶格缺陷，ALD技術的應用就顯得相當重要。”

UVCLED中的氮化鋁鎵磊晶層存在晶格不匹配的特性，導致可靠性較低。為了獲得最大的光輸出功率和較長的工作壽命，LED晶片需要表面鈍化以消除由表面缺陷所引起的寄生電流。UVC LED本身具有高鋁含量的特性，容易受到空氣中的水氧影響，進而產生漏電流，降低元件效率。

陽明交大郭浩中教授研究團隊導入原子層鈍化沉積技術（ALD），沉積Al2O3做為鈍化保護絕緣層，再鍍上金屬電極與后段晶片制程。Al2O3提供極高的絕緣特性，有效減少電流在傳輸時晶片表面的漏電流，且使用ALD所沉積之Al2O3有非常高的深寬比（high aspect ratio），使其可在垂直側壁的孔洞上均勻的鍍上Al2O3。

披覆在UVC LED表面的鈍化保護層（包含使用ALD沉積的Al2O3與使用PECVD沉積的SiO2）；若單純使用一般CVD機臺沉積鈍化材料如SiO2，容易導致孔洞底部尚未均勻鍍膜，開口已經被絕緣材料封閉的現象。

比較有無進行ALD鈍化保護技術時的元件漏電流特性，可以發現有進行ALD鈍化保護技術的元件所產生的漏電流密度約為10–6 A/cm2，遠低于沒有進行ALD鈍化保護技術的5 х 10–3 A/cm2，表示在發光元件元件應用上，ALD鈍化保護技術依舊提供優異的鈍化保護層技術，使得表面缺陷得以持續抑制，增加輻射復合效率。

此外，ALD鈍化保護技術抑制漏電流的同時也提供元件良好的可靠度，當元件尺寸縮小時，也代表側壁缺陷的比例對于整體元件而言已經不可被忽視，此時的ALD鈍化保護技術就顯得非常重要，其能維持元件本身的特性。

在環境（溫度/濕度）為（25 °C/ 60%）的可靠度測試條件下進行的老化測試。可以觀察出經過500小時的可靠度測試下，有進行ALD鈍化保護技術的UVC LED之光輸出功率僅會下降10%，而沒有進行ALD鈍化保護技術的元件則下降超過40%，代表ALD可以提供更好的成膜品質，減少側壁缺陷帶來的影響。相關研究成果已經刊登至期刊《Photonics2021， 8， 196》。

隨著晶片技術的進步、新材料和封裝形式的引入，UVC LED的發光效率、使用壽命、價格問題會漸漸改善。性能提升之后，取代汞燈將是必然趨勢。（來源：陽明交大）

編輯：jq