當前，全球新型冠狀病毒肺炎疫情依舊十分緊張，各方都在努力尋找對抗病毒的方法。今年以來，紫外線殺菌消毒領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)品令人目不暇接，除常見的紫外線消毒燈之外，自動消毒機器人、紫外線“微波爐”等創(chuàng)新產(chǎn)品也相繼問世。

同時，有關(guān)紫外線LED對新冠病毒的殺菌效果的研究也一直在開展中。例如：日本名古屋大學(xué)（Nagoya University ）與旭化成（Asahi Kasei）合作開發(fā)出一個激光二極管，基于AIN（鋁化氮）襯底，在室溫脈沖電流注入下，發(fā)射出迄今為止波長最短的紫外光—271.8nm，潛在應(yīng)用包括殺菌消毒、皮膚學(xué)領(lǐng)域及DNA分析等。

圖片來源：Nagoya University and Asahi Kasei

近日，據(jù)外媒報道，美國加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara，UCSB）的固態(tài)照明和能源電子中心（SSLEEC)）及其成員公司也在開發(fā)紫外線LED、研究紫外線的殺菌效果。

首爾半導(dǎo)體就是SSLEEC成員公司之一，其子公司剛于最近證明了UV LED技術(shù)可在30秒內(nèi)殺死99.9%的新型冠狀病毒，此技術(shù)已用于美國國家航空航天局（NASA）空間站宇航員的環(huán)境凈化和汽車內(nèi)部殺菌等不同場所。

據(jù)悉，目前，研究員正在開發(fā)一種紫外LED，這種LED能夠凈化接觸過SARS-CoV-2病毒的表面，可能還包括空氣和水。

其中，聚焦殺菌凈化用深紫外線LED技術(shù)的研究員表示，正在研發(fā)的紫外LED的一個主要應(yīng)用就是醫(yī)療場所，可用于個人防護設(shè)備、表面、地板以及空調(diào)系統(tǒng)等的消毒殺菌。

研究員指出，罕見的深紫外光僅能通過人工過程產(chǎn)生。并且，與目前消毒技術(shù)最為相關(guān)的260-285nm深紫外光對人體皮膚有害，因此，當前深紫外線消毒幾乎都是在無人條件下進行。

在本次疫情爆發(fā)之前，SSLEEC的材料科學(xué)家就已經(jīng)在研究和推進UVC LED技術(shù)。電磁光譜的這個領(lǐng)域?qū)τ诠虘B(tài)照明來說相對較前沿。深紫外光通常由汞蒸氣燈產(chǎn)生，要發(fā)揮紫外 LED在效率、成本、可靠性及壽命等方面的潛力還需要改善許多相關(guān)技術(shù)。

圖片來源：拍信網(wǎng)

研究員提到，《ACS光子學(xué)》（ACS Photonics）期刊上發(fā)表的一份研究報告展示了制造高質(zhì)量UVC LED的方法，即，在碳化硅（SiC）襯底上沉積一層AlGaN薄膜，而碳化硅襯底與更為廣泛應(yīng)用的藍寶石襯底有所不同。

由于材料的原子結(jié)構(gòu)匹配非常緊密，相比藍寶石襯底，碳化硅襯底能夠更高效且更經(jīng)濟地生長出高質(zhì)量的深紫外線半導(dǎo)體材料。

通常情況下，襯底和薄膜的結(jié)構(gòu)（原子晶體結(jié)構(gòu)）越相似，就越容易制造出高質(zhì)量的材料。質(zhì)量越好，LED的效率和性能就越高。然而，藍寶石在結(jié)構(gòu)上有所不同，生產(chǎn)無缺陷和無偏差的材料通常需要復(fù)雜的額外步驟。雖然碳化硅并非一個完美的選擇，但它不需要采用額外的高成本方法就可以實現(xiàn)高質(zhì)量。并且，碳化硅的價格遠低于理想的氮化鋁基板，這使其更易于實現(xiàn)量產(chǎn)。

在開發(fā)UVC LED技術(shù)時，便攜式、快速的水消毒是研究人員考慮的主要應(yīng)用之一。他們表示，深紫外線除了用于水消毒以外，還可以集成到無人條件下開啟的系統(tǒng)中。這對于公共地區(qū)、零售店、個人和醫(yī)療場所來說都是一種低成本、不含化學(xué)物質(zhì)且方便的清潔方式。

但就目前來看，為減少人與人之間的接觸，UCSB研究團隊已經(jīng)放緩了研究速度。研究工作恢復(fù)之后，他們將繼續(xù)改進其AlGaN/SiC技術(shù)，希望能生產(chǎn)出全球最高效的深紫外光發(fā)射器。

據(jù)LEDinside了解，目前用于醫(yī)療殺菌的紫外線光源主要來自紫外汞燈。汞燈在真空的石英燈管中加入汞（水銀），通過兩端電擊的電壓差異進行放電，激發(fā)出紫外線輻射波，再通過燈管內(nèi)部的熒光涂料改變波長。

紫外光的殺菌效果取決于劑量，包括輻射強度（照度）和時間。目前UVC LED無法完全取代醫(yī)療用殺菌紫外汞燈的主要原因是LED的照度仍不夠強，相比紫外汞燈，需要加大UVC LED的用量或者延長照射時間才能實現(xiàn)同樣的殺菌效果。因此，對于使用頻率高且所需殺菌空間范圍較大的專業(yè)醫(yī)療單位而言，現(xiàn)階段UV LED消毒的成本效益不高。

但是，LEDinside相信，隨著更多的研發(fā)力量投入到紫外線殺菌消毒領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品將更快大規(guī)模商用化。從目前市場應(yīng)用來看，UVC LED已經(jīng)開始在一些場所發(fā)揮作用，包括表面殺菌 (攜帶性殺菌產(chǎn)品、殺菌燈、母嬰產(chǎn)品)、水殺菌和空氣凈化。（LEDinside Janice整理、編譯）

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