近年来，全球新冠肺炎疫情对人类生命健康和国民经济造成重大威胁。深紫外固态光源由于具备快速消杀、寿命长、体积小、不含汞等显著的性能优势，为研发高效便携的抗疫利器提供技术保障。然而，受当前研发水平所限，绝大多数消杀用途的深紫外光源工作在260~280 nm波长，对人体皮肤组织产生一定的穿透性。最新的研究发现，当使用波长短于250 nm的远紫外C区光线时，既能高效地灭活病原体，又不会穿透人的皮肤和眼睛，可以作为病毒消杀更理想的光源。
近日，在第八届国际第三代半导体论坛（IFWS）&第十九届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA）召开的“光医疗与健康应用技术分论坛”上，厦门大学副教授高娜做了题为“基于AlN/GaN超短周期超晶格的深紫外短波光发射调控”的主题报告，分享了精细多晶面调控倒棱锥台增强234 nm深紫外光发射、应力工程调控短至220 nm波长深紫外光发射的研究进展与成果。
报告指出，III族氮化物AlGaN具有宽带隙可调的特点，其响应波长可拓展至远紫外C区，已成为短波深紫外固态光源的首选材料。但当波长短于250 nm时，AlGaN半导体中的Al组分不断提高，使得材料生长控制难度增大，同时光学各向异性显著、界面全反射等问题突出，严重限制了深紫外光子的有效提取。因此，如何突破高Al组分AlGaN量子结构光发射的天然属性制约，对于远紫外C区光源的开发和应用具有重要意义。
研究在前期利用单体分选生长技术所制备的超短周期(AlN)8/(GaN)2超晶格基础之上，通过纳米压印、干法刻蚀及湿法腐蚀等技术形成(0001)、(10-13)及(20-21)等多组晶面角度精细可控的倒棱锥/台纳米结构。有趣的是，这些晶面能够控制深紫外234 nm光波在纳米结构中的传播和提取模式，有效突破传统平面结构中出射光锥角较小这一限制，大幅提高了深紫外光的提取效率。当引入晶面可控的倒棱锥/台结构后，TM和TE偏振光相比于平面结构分别增强了5.6倍和1.1倍，深紫外234 nm波长处总发光强度提高了近2倍。进一步地，为了实现更短波长深紫外光发射的调控，研究对GaN阱层施加一定的压缩应力，有效增大其禁带宽度。研究表明，(AlN)8/(GaN)2的波长可以从平面结构的231 nm逐步蓝移至220 nm，超越了平面短周期超晶格结构及传统同组分AlGaN三元混晶。这些研究为推动深紫外AlGaN短波长发光器件的发展提供有效的技术方案。
