Dalam sebuah surat yang diterbitkan di jurnal ACS Photonics, para peneliti melaporkan metode yang lebih elegan untuk membuat LED-kualitas tinggi-ultraviolet (UV-C) yang melibatkan penyimpanan film dari semikonduktor paduan aluminium galium nitrida (AlGaN) pada substrat silikon karbida (SiC) -- keberangkatan dari substrat safir yang lebih banyak digunakan.
Menurut Zollner, menggunakan silikon karbida sebagai substrat memungkinkan pertumbuhan yang lebih efisien dan hemat biaya-efektif-bahan semikonduktor UV-C berkualitas tinggi-C daripada menggunakan safir. Ini, jelasnya, disebabkan oleh seberapa dekat struktur atom bahan-bahan itu cocok.
"Sebagai aturan umum, semakin mirip secara struktural (dalam hal struktur kristal atom) substrat dan film satu sama lain, semakin mudah untuk mencapai kualitas material yang tinggi," katanya. Semakin baik kualitasnya, semakin baik efisiensi dan kinerja LED. Safir berbeda secara struktural, dan memproduksi material tanpa cacat dan ketidaksejajaran seringkali membutuhkan langkah tambahan yang rumit. Silikon karbida bukanlah pasangan yang sempurna, kata Zollner, tetapi memungkinkan kualitas tinggi tanpa memerlukan metode tambahan yang mahal.
Selain itu, silikon karbida jauh lebih murah daripada substrat aluminium nitrida "ideal", membuatnya lebih ramah produksi massal-, menurut Zollner.
Disinfeksi air yang portabel dan bekerja cepat-adalah salah satu aplikasi utama yang dipikirkan para peneliti saat mereka mengembangkan teknologi LED UV-C; daya tahan, keandalan, dan faktor bentuk kecil dioda akan menjadi pengubah permainan di daerah yang kurang berkembang di dunia di mana air bersih tidak tersedia.
Munculnya pandemi COVID-19 telah menambah dimensi lain. Saat dunia berlomba untuk menemukan vaksin, terapi, dan obat untuk penyakit ini, desinfeksi, dekontaminasi, dan isolasi adalah beberapa senjata yang kita miliki untuk mempertahankan diri, dan solusinya perlu diterapkan di seluruh dunia. Selain UV-C untuk keperluan sanitasi air, sinar UV-C dapat diintegrasikan ke dalam sistem yang menyala saat tidak ada orang, kata Zollner.
"Ini akan memberikan cara-biaya, bahan kimia-gratis, dan nyaman yang rendah untuk membersihkan ruang publik, ritel, pribadi, dan medis," katanya.
Namun, untuk saat ini, ini adalah permainan kesabaran, karena Zollner dan rekan-rekannya menunggu pandemi berakhir. Penelitian di UC Santa Barbara telah melambat untuk meminimalkan kontak orang-ke-orang.
"Langkah kami selanjutnya, setelah kegiatan penelitian dilanjutkan di UCSB, adalah melanjutkan pekerjaan kami untuk meningkatkan platform AlGaN/SiC kami agar diharapkan menghasilkan pemancar cahaya UV-C paling efisien di dunia," katanya.
Kontributor penelitian lainnya termasuk Burhan K. SaifAddin (penulis utama), Shuji Nakamura, Steven P. DenBaars, James S. Speck, Abdullah S. Almogbel, Bastien Bonef, Michael Iza, dan Feng Wu, semuanya dari SSLEEC dan/atau Departemen Materi di UC Santa Barbara.
