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第1章 氮化物紫外光电子器件技术及应用概述 1

摘要 1

1.1背景 2

1.2 UV发光器件及其应用 3

1.3 UV-LED的最新技术和未来挑战 4

1.4 UV-LED的主要参数和器件性能 7

1.5缺陷对UV-LED IQE的作用 8

1.6 UV-LED的电注入效率和工作电压 10

1.7 UV-LED的光提取 11

1.8 UV-LED的热管理与退化 12

1.9展望 13

1.10小结 14

致谢 15

参考文献 15

第2章AlN体衬底的生长与性能 25

摘要 25

2.1 AlN晶体的特性与历史 26

2.2 PVT法生长AlN体单晶：理论 27

2.3 PVT法生长AlN体单晶：技术 29

2.4籽晶生长与晶体长大 31

2.5 PVT生长AlN体单晶的结构缺陷 33

2.6 AlN衬底的杂质及相应性质 34

2.7结论与展望 37

致谢 38

参考文献 38

第3章 蓝宝石衬底上氮化物UV发光器件用AlGaN层气相外延 44

摘要 44

3.1简介 45

3.2 MOVPE生长Al （Ga） N缓冲层 46

3.3减少MOVPE生长Al （Ga） N层TDD的技术 48

3.4 HVPE生长AlGaN层 50

3.4.1 HVPE技术基础 50

3.4.2衬底的选择 53

3.4.3 HVPE选择生长AlGaN层结果 54

3.5小结 62

致谢 63

参考文献 63

第4章AlN／AlGaN生长技术和高效DUV -LED开发 67

摘要 67

4.1简介 68

4.2 DUV-LED研究背景 68

4.3蓝宝石衬底上高质量AlN的生长技术 73

4.4内量子效率（IQE）的显著提高 76

4.5 222～351nm AlGaN和InAlGaN DUV-LED 80

4.6电注入效率（EIE）通过MQB的增加 86

4.7未来高光提取效率（LEE）的LED设计 92

4.8小结 98

参考文献 98

第5章 位错和点缺陷对近带边发射AlGaN基DUV发光材料内量子效率的影响 101

摘要 101

5.1简介 103

5.2实验细节 104

5.3杂质和点缺陷对AlN近带边发光动力学的影响 107

5.4 AlxGal-x N薄膜的近带边有效辐射寿命 112

5.5硅掺杂及引起的阳离子空位形成对AlN模板上生长Al0.6 Ga0.4 N薄膜近带边发光的发光动力学影响 113

5.6小结 117

致谢 118

参考文献 118

第6章UV -LED的光偏振和光提取 122

摘要 122

6.1紫外LED光提取 123

6.2光偏振 125

6.2.1影响AlGaN层光偏振开关的因素 127

6.2.2光学偏振与衬底方向的关系 130

6.2.3光学偏振对光提取效率的影响 132

6.3改善光提取的概念 134

6.3.1接触材料与设计 134

6.3.2表面制备 138

6.3.3封装 144

参考文献 145

第7章 半导体AlN衬底上高性能UVC -LED的制造及其使用点水消毒系统的应用前景 151

摘要 151

7.1简介 153

7.1.1 UVC光源类型 153

7.1.2什么是UVC光？ 153

7.1.3紫外杀菌如何工作？ 155

7.2 AlN衬底上UVC LED的制造 156

7.3提升POU水消毒用的UVC-LED性能增益 162

7.3.1 UVT效应 162

7.3.2设计灵活性 164

7.3.3流动单元建模 165

7.3.4流动分析案例 165

7.3.5 UVC光的使用 168

参考文献 169

第8章AlGaN基紫外激光二极管 171

摘要 171

8.1简介 172

8.2 AlN体材上的最高材料质量生长 174

8.2.1 AlN体衬底 174

8.2.2同质外延AlN 174

8.2.3 AlGaN激光器异质结构 175

8.2.4多量子阱有源区 176

8.3宽带隙AlGaN材料的大电流能力 177

8.4大电流水平下的高注入效率 180

8.5光泵浦UV激光器 183

8.6紧凑深紫外Ⅲ -N激光器的其他概念 186

8.6.1电子束泵浦激光器 186

8.6.2 InGaN基VECSEL＋二次谐波产生 187

8.7小结 187

致谢 188

参考文献 188

第9章 日盲和可见光盲AlGaN探测器 192

摘要 192

9.1简介 193

9.2光电探测器基础 195

9.2.1特征参数与现象 195

9.2.2各种类型的半导体光电探测器 202

9.3Ⅲ族氮化物用于固态UV光电检测 211

9.3.1 AlGaN基光电导体 213

9.3.2 AlGaN基MSM光电探测器 213

9.3.3 AlGaN基肖特基势垒光电二极管 214

9.3.4 AlGaN基PIN光电二极管 215

9.3.5 AlGaN基雪崩光电探测器 217

9.3.6 AlGaN基光阴极 219

9.3.7高度集成的Ⅲ氮族器件 220

9.4宽禁带光电探测器现状 221

9.5小结 223

参考文献 224

第10章 紫外LED水消毒应用 234

摘要 234

10.1简介 235

10.2紫外消毒的基本原则 235

10.2.1影响紫外能流的因素 237

10.2.2紫外反应器性能的建模与验证 239

10.3案例分析 240

10.3.1测试紫外LED的实验设置提案 241

10.3.2测试条件 243

10.3.3使用紫外LED测试的结果 246

10.4紫外LED水消毒应用潜力 251

致谢 252

参考文献 252

第11章 紫外发光器件皮肤病光疗应用 256

摘要 256

11.1简介 257

11.2紫外光疗的光源 257

11.2.1自然日光 258

11.2.2气体放电灯 259

11.2.3激光器 261

11.2.4 UV-LED 261

11.3皮肤紫外光疗的变化 262

11.3.1补骨脂素加UVA （PUVA）治疗 262

11.3.2宽谱UVB （BB-UVB）治疗 263

11.3.3窄谱UVB （NB-UVB）治疗 264

11.3.4 UVA-1治疗 265

11.3.5靶向紫外光疗 265

11.3.6体外光化学治疗（ECP） 266

11.4主要皮肤适应证的作用机制 267

11.4.1牛皮癣 268

11.4.2特应性皮炎 268

11.4.3白癜风 269

11.4.4皮肤T细胞淋巴瘤 269

11.4.5扁平藓和斑秃 269

11.4.6全身性硬化症和硬斑病 270

11.4.7移植体抗宿主病 270

11.4.8多形性日光疹 270

11.5采用新型UV发光器件的临床研究 271

11.5.1使用无极准分子灯的研究 271

11.5.2使用紫外LED的研究 272

11.6总结与展望 273

参考文献 273

第12章 紫外发光器件气体传感应用 281

摘要 281

12.1简介 282

12.2吸收光谱 284

12.3吸收光谱系统 288

12.4紫外光谱仪光源 291

12.5光谱仪用LED的光学和电学性质 295

12.6 UV-LED吸收光谱仪的应用 298

12.6.1臭氧传感器 299

12.6.2臭氧传感器设计 299

12.6.3测量配置 300

12.6.4结果 300

12.6.5 SO2和NO2传感器 301

12.6.6 SO2 ／NO2气体排放传感器设计 301

12.6.7测量配置 302

12.7结论与展望 303

参考文献 304

第13章 化学与生命科学中的紫外荧光探测和光谱仪 306

摘要 306

13.1简介 307

13.2荧光检测和光谱仪的基础和装置 308

13.3实验室分析仪器用荧光 313

13.4环境监测和生物分析用荧光化学传感 315

13.5用自发荧光探测微生物 322

13.6皮肤病医疗诊断用荧光 326

13.7总结与展望 329

参考文献 329

第14章UVB诱导次生植物代谢物 339

摘要 339

14.1次生植物代谢物的本质和形成 340

14.2次生植物代谢物的营养生理学 341

14.3水果蔬菜消费与慢性病的关系 342

14.4植物-环境相互作用中的次生植物代谢物 342

14.4.1植物的UVB感知和信令 342

14.4.2 UVB应激源及植物生长调节剂 344

14.5结构分化UVB响应 345

14.5.1类黄酮和其他酚类 346

14.5.2硫代葡萄糖苷 349

14.6定制的UVB-LED次生植物代谢物UVB诱导 351

14.6.1研究现状：UVB-LED用于植物照明 351

14.6.2 UVB-LED针对性植物属性触发的优势 352

14.6.3 UVB-LED针对性植物属性触发实验装置 353

14.7展望 354

参考文献 354

第15章 紫外LED固化应用 365

摘要 365

15.1简介 366

15.2光源 367

15.3化学机制 368

15.4动力学 371

15.5医学应用 372

15.6涂层、油墨和印刷 375

15.7光固化快速成型 377

15.8结论与展望 378

参考文献 379

专业术语中英文对照表 383

单位换算表 400