1、外延的技术难题。

目前UV外延片还是使用现有的蓝绿光设备生长外延结构，蓝宝石衬底还是主流，目前铟镓氮（InGaN）材料是蓝光与绿光LED的主流，我们利用铟（In）组分的不同可以得到红光到紫外光的波长范围，光电转换效率最大值在430~450nm波长，往长波长呈缓慢递减，往短波长会快速递减，如图一所示，波长低于380纳米后效率会更低，氮化镓的带隙宽度是3.4电子伏特（eV），刚好落在365nm的波长，也是铟镓氮材料的极限，但是UV短波长LED的困难点就在于此，在365纳米以下的UVA LED，有非常多的问题需要克服，我认为有两个关键技术难点最致命。

图一蓝紫光与紫外材料系列的发光效率与波长示意图

请看图二是UVLED外延结构示意图，如图所示，第一个问题是发光层以外的各层材料光吸收问题，当波长短于370纳米之后，P型的氮化镓会吸光，导致量子井发出的光被大量吸收，另外一个问题就是波长越短需要更低的铟组分，铟组分降低会导致铟镓氮发光层的非均匀性被破坏，进而导致电光转换效率的降低，所以为了得到更短的波长，在发光层引入四元的AlInGaN与氮化铝AlN（6.2eV，197纳米）材料是更短波长的UVLED技术迫切需要的技术，氮化镓带隙波长位在365nm, 往短波長須拉高铝（Al）含量 ，会使的结构产生伸张应力(tensile strain), 往長波長須拉高銦含量（In）会使的结构产生压缩应力(compress strain)，相对于传统蓝光与绿光的压缩应力，铝含量升高的伸张应力會使得外延難度上升非常多。

图二

目前这个问题还是一直困扰着UVLED的外延工程师，导致UVC的内部量子效率始终只有不到50%。当然发光波长越短，其它P型层与N型层的材料更需要加入Al的组分，让吸光的比率降低，所以氮化铝（AlN）与铝镓氮（AlGaN）材料的生长更重要，这就需要更高温的MOCVD系统设计，目前主流的蓝光MOCVD系统还不具备这样的条件。

所以，因为这些问题的积累，限制了目前UVA的365nm波长与UVC波段的外延技术，最后导致成本居高不下。