CN117080325A - 222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用led光源 - Google Patents

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Abstract

222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，包括LED芯片，反射帽、封装壳体，封装壳体镀有200‑230纳米光学滤光膜，LED芯片包括设置于LED外延片以及设置于外延片上的蓝宝石基层、高AI组份的AIN外延层、多量子阱材料层和AIGaN外延层，222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，适用于城市、医疗、商场、影院、地铁、交通、车辆、航空航天、工厂、实验室、学校、办公楼宇、住宅、社区和个人可穿戴等领域，本专利使用环境特征为所有的人、动物、植物等共存的，或需要消毒、维持环境生物安全的任何场景、地点和装备。

Description

222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源
技术领域
本发明涉及紫外线光源技术领域、新冠COVE-2019与广谱病毒、细菌消毒领域、环境生物安全领域，具体为222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源。
背景技术
LED紫外线灯（UV LED）发光原理是PN结的端电压构成一定势垒，当加正向偏置电压时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率达得多，所以会出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式释放出去。按照波长，紫外(Ultra Violet，UV)光通常分为UVA（315nm-400nm）、UVB（280nm-315nm）、UVC（200nm-280nm）。UVA应用包括固化、光催化净化、防伪等领域；UVB应用包括光健康/医疗、植物生长光照调节等；UVC波段波长短，能量高，短时间内破坏微生物机体(细菌、病毒等病原体)细胞中分子结构，使细胞无法再生，因此广泛应用于如水、空气等的杀菌消毒。UV LED具有节能环保、寿命长、光谱可定制、辐射强度可控、开启速度快、可脉冲工作、光源形状可定制、光输出角度小等特点。
现有LED紫外线光源一般使用365nm（珠宝字画鉴定）、385nm、395nm（验钞）或405nm波长，大多数标准的UV固化发生在一个狭窄的发射范围内，其余的光谱输出产生不需要的和潜在的有害的UV-C，UV LED紫外线光源提供了这个狭窄的发射范围。
近几年，随着疫情的爆发，对于222纳米的紫外线光源在消毒领域的奇特作用的越来越突显，国际上越来越多的科学家加入了研发队伍，然而，时至今日，全球仅有中国北京春秋煜盛科技有限公司开发出了真正应用意义上的222纳米的紫外线LED光源。
目前，获得222纳米紫外线光源的主流技术路线为准分子高频脉冲DBD等离子技术、倍频晶体激光技术、高频脉冲电磁技术、led技术等等。
对于准分子高频脉冲技术，在介质阻挡的微放电（DBD，Dielectric BarrierDischarge）中，平均能量为几个电子伏特的电子有效地激发了氩原子（例举，也可以是Xe2），这些处于激发态的氩原子与周围氩原子碰撞复合成被激发的氩准分子，当被激发的准分子向下跃迁到基态时会发射波长范围较宽的紫外辐射，它会很快地分解成氩原子。该技术光电转化率相对低，能耗相对高，光源使用时间在千小时至万小时之间。经济成本相对高；
同样，用倍频晶体激光技术、高频脉冲电磁技术获取222纳米紫外线光源，也是技术复杂、生产成本高。光源使用寿命在几千小时，使用经济成本相对高。
随着GaN等Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族以及其他分子化合物半导体材料的气相外延、液相外延等外延技术的快速发展，使得采用LED技术实现222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源成为了可能。三族氮化物半导体材料氮化镓、氮化铝、氮化铟均为直接带隙半导体材料，其禁带宽度分别为3.43，6.04和0.65eV，通过调节其合金组份，可以实现200-400nm光谱范围内发光，完全覆盖UVA、UVB、UVC光谱段。为了提高器件的光提取效率，近年来中国北京春秋煜盛科技有限公司主流采用蓝宝石衬底，高温氮化铝外延Al组份AlGaN材料，利用铝原子表面黏附系数高、迁移率低的优势，研发时通过无数次实验对氮化物合金成份进行各种组合从而精准将发光波长峰值锁定在222nm。本发明正是针对上述问题提出的222纳米紫外线专用LED技术解决方案。
发明内容
鉴于上述现有技术中并不存在真正应用意义上的222纳米的紫外线LED光源，本发明的目的在于提供222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，以解决目前222纳米紫外线光源成产和使用成本高，电光转化率相对低和光源使用时间相对短的问题。
具体而言，根据本发明的第一个方面，提供一种半导体材料，用于半导体量子阱，其特征在于，所述半导体量子阱作为发光部，产生紫外线光波在200纳米到230纳米之间，所述半导体材料的禁带宽度临界值在6.2ev到5.39130ev之间，发光峰值为222纳米，发光峰值时禁带宽度为5.58558558558ev。
根据上述的半导体材料，其特征在于，为半导体掺杂组合材料，包括且不限于包含AlGaN、Al以及钻石（金刚石）的组合。
根据上述的半导体材料，其特征在于，为半导体掺杂组合材料，包括且不限于包含AlGaN、Al、钻石（金刚石）以及La2O3的组合或者立方氮化鹏（C-BN）的半导体材料组合。
根据上述的半导体材料，其特征在于，所述钻石为天然钻石或人工钻石。
根据本发明，PN结半导体发光实际上仅仅在靠近PN结面数微米范围内产生，根据申请人团队的研究成果，对于直接带隙半导体材料，禁带宽度（eV）与LED光峰值波长（nm）的乘积为一定值，该定值通常为1240，由于选择禁带宽度为5.58558558558eV的材料作为多周期量子阱发光，所以能够非常精准地得到光峰值波长为222纳米的紫外线。
根据本发明的另一个方面，提供一种LED芯片，包括外延片，以及设置于外延片上的蓝宝石基层、掺杂的高Al组份的AlN外延层、多量子阱材料层和掺杂的AlGaN外延层，其特征在于，所述蓝宝石基层为微米级沟槽的蓝宝石AIGaN层基层，在该基层上生成所述高Al组份的AlN外延层和所述掺杂的AlGaN外延层，所述高Al组份的AlN和AlGaN外延层中间形成多层所述多量子阱材料层，所述多量子阱材料层为发光层，其发光波长峰值为222nm。
根据上述的LED芯片，其特征在于，所述的多量子阱材料层基材为氮化物合金混合物，具体配比为，按照重量百分比（下同），高Al组份的氮化铝65-80份、氮化镓2-5份、氮化物合金5-7份、余量为钻石和/或La2O3。
根据上述的LED芯片，其特征在于，所述的氮化物合金至少包括氮化硼1-3份、三氯化氮2-3份、氮化硅1-2份、氮化铬0.5-1份；另掺杂铟0.2-0.5份、镁0.2-0.5份。
根据上述的LED芯片，其特征在于，所述氮化物合金为铁镍氮化物、氮化铟、氮化钙，其组份具体为铁镍氮化物1-5份，氮化铟0.5-2份，氮化钙1-3份。
这里，所述“氮化物合金”特指除了氮化铝和氮化镓之外的所掺杂的氮化物合金，目的仅仅是为了陈述上起到区分作用，同样，所述氮化物合金混合物也是为了陈述方便而定义的术语，实际上，应当理解为所述多量子阱材料层包含所有列举的氮化物即可。
根据本发明，由于选择特定组合的氮化物合金混合物，或者说通过选择氮化镓铝的掺杂以及高铝主份与宝石的掺杂等等，锁定半导体材料的禁带宽度，从而牢牢将半导体发光峰值波长锁定为222nm。
根据本发明的还一个方面，提供一种LED芯片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：提供微米级沟槽的蓝宝石AIGaN基层；
S2:在蓝宝石基层上外延生长高Al组份的AlN外延层、多量子阱材料层和AlGaN外延层；其中，
所述外延层采用NH3.PALE（PulsedAtomic Layer Epitaxy,PALE）即脉冲原子技术延展生成，LED芯片在在NH3气相沉积下，在微米级沟槽的蓝宝石AIGaN层基层上，用PALE即脉冲原子层和多层脉冲原子层延展技术，生成高AI组份的AIN和、AlGaN外延层，高AI组份的AIN和AlGaN外延层中间形成多层量子阱，其发光波长峰值为222nm；
所述的多量子阱的材料为氮化物合金混合物，具体配比为高Al组份的氮化铝65-80份、氮化镓2-5份、氮化物合金5-7份、余量为钻石和/或La2O3。
根据上述的LED芯片，其特征在于，所述的氮化物合金至少包括氮化硼1-3份、三氯化氮2-3份、氮化硅1-2份、氮化铬0.5-1份；另掺杂铟0.2-0.5份、镁0.2-0.5份。
根据上述的LED芯片，其特征在于，所述氮化物合金为铁镍氮化物、氮化铟、氮化钙，其组份具体为铁镍氮化物1-5份，氮化铟0.5-2份，氮化钙1-3份。
根据本发明，由于采用了PALE生成外延层，所以能够有效克服氮化铝模板极易烧毁的问题，由于采用所述的氮化物合金混合物，能够精准调制该半导体材料的禁带宽度，从而能够精准锁定发光波长峰值在222nm。
根据本发明的还另一个方面，提供一种222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，包括正极引脚和负极引脚，其特征是，所述的正极引脚和负极引脚上端分别一体连接一左金属片和一右金属片，所述左金属片和右金属片相互隔开并整体呈矩形；左金属片顶端一侧固定有LED芯片，所述的LED芯片的负极连接左金属片，所述LED芯片的外侧对应设有反射帽，所述LED芯片的正极通过导线连接于右金属片上端；所述左金属片、右金属片、LED芯片和反射帽密封,封装于封装壳体内，露出所述正极引脚和负极引脚，所述LED芯片发出222纳米紫外光。
根据上述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，其特征在于，所述封装壳体是由石英玻璃制作而成，封装壳体同时填充、隔断、密闭，使左、右金属片绝缘，并在金属片下方形成直径大于所述封装壳体的水平基座，所述的正极引脚和负极引脚贯穿所述水平基座。封装壳体内部可以形成真空或者填充其他气体。
根据上述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，其特征在于，所述封装壳体的可以有，镀有200-230纳米光学滤光膜，所述的光学滤膜为峰值222nm紫外窄带滤膜，用于过滤230nm以上和200nm以下的杂光；
根据上述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，其特征在于，所述的LED芯片包括设置于LED外延片以及设置于外延片上的蓝宝石基层、高AI组份的AIN外延层、多量子阱材料层和AlGaN外延层，所述的多量子阱材料层基材为氮化物合金混合物，具体配比为高Al组份的氮化铝65-80份、氮化镓2-5份、氮化物合金5-7份、余量为钻石和/或La2O3。
根据上述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，其特征在于，所述的氮化物合金至少包括氮化硼1-3份、三氯化氮2-3份、氮化硅1-2份、氮化铬0.5-1份；另掺杂铟0.2-0.5份、镁0.2-0.5份。
根据上述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，其特征在于，所述外延层采用NH3.PALE（PulsedAtomic Layer Epitaxy,PALE）即脉冲原子技术延展生成，LED芯片在在NH3气相沉积下，在微米级沟槽的蓝宝石AIGaN层基层上，用PALE即脉冲原子层和多层脉冲原子层延展技术，生成高AI组份的AIN和、AlGaN外延层，高AI组份的AIN和AlGaN外延层中间形成多层量子阱，其发光波长峰值为222nm。
根据本发明，和传统的LED芯片不同，滤光膜没有贴覆在衬底上，而是可以镀在封装的石英玻璃壳上，这样，能够大幅度增加222纳米紫外线的纯度，过滤杂光。得到200纳米到230纳米，峰值222纳米的，安全健康消毒光源。
进一步，所述反射帽呈圆台形设置。
进一步，所述氮化物合金或为铁镍氮化物、氮化铟、氮化钙，其组份具体为铁镍氮化物1-5份，氮化铟0.5-2份，氮化钙、1-3份。在NH3气相沉积下，在微米级沟槽的蓝宝石AIGaN层基层上，用PALE即脉冲原子层延展技术和多层脉冲原子层延展技术，生成高AI组份的AIN和、AlGaN外延层，高AI组份的AIN和AlGaN外延层中间形成多层量子阱。
进一步，所述结合导线的导线材质包括但不限于金、银、锡或其金属合金。
进一步，所述封装壳体的形状包括但不限于圆形、四方形、球型或者多边形。
进一步，所述LED光源在封装时采用高传导率金属块为基底，同时正装、倒装或垂直装芯片，并且裸盘浇铸引线框进行封装。
进一步，所述LED光源采用恒流恒压驱动对LED光源进行供电。
进一步，所述LED光源外壳采用散热轻巧的石英和金属外壳或222nm紫外线高透过率介质。
根据本发明的还另还一个方面，本发明提供一种222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源的消毒杀菌的用途，其特征在于，采用本发明上述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源。
进一步，本发明所述LED光源专利要求保护的使用环境特征为：各种航天器和载人宇宙飞船和载人宇宙空间站及月球、火星等外太空站或则外太空城；各种飞机飞行器；各种潜水潜航器和深海载人工作站（城）；各种交通车辆（轿车、卡车、客车、列车、地铁、城铁、特殊车辆等；各种船舰艇和特殊用途的船舰艇；各种公寓、学校、办公楼、酒店、商场、宾馆、宿舍、海关、机场、码头、车站、医院、社区、家庭、手机和个人可穿戴产品、单位、图书馆、体育馆等、餐厅、城市路灯、建筑物外墙和城市空间等公共场所和动物养殖场所。可持续、保持环境生物安全。
根据本发明，首次实现了真正应用意义上的222纳米的紫外线LED光源，相较于目前222纳米紫外线光源成产和使用成本大幅度降低、电光转化率高、光源使用时间高达一万小时以上。
本发明222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源在杀菌消毒应用上效果非常突出，显著优越于其他UVC紫外线LED光源，奇妙的是，本发明222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源不能穿透人的皮肤角质层和人眼角膜，在人的皮肤表面只能穿透2-5微米，而人的皮肤表面角质层有几十微米厚，更不能穿透这几十微米后的角质层到达真皮层，所以，有人场景下使用是完全安全的。实验证明，222纳米紫外线在水里或者含水量大的物体里穿透能力也是很弱的，不能穿透眼角膜。但是，在人体表面角质层或者角膜层表面的病毒一般只有60-120纳米那么大，细菌也只有2微米那么大（注：1毫米=1000微米，1微米=1000纳米）。222纳米的紫外线虽然不能穿透皮肤和人眼角膜，但是，刚好可以穿透细菌和病毒，可以打断细菌或者病毒的DNA或者RNA遗传链，让病毒失活，没法复制。从而消杀病毒。所以，适用于人机共存，实时消杀病毒和细菌。2018年，美国哥伦比亚大学放射研究主任教授David.Brenner在《NATUER》上发表关于222纳米紫外线的安全性和对病毒消杀有效性的研究报告。2021年12月17日，世界卫生组织WHO，在对抗德尔塔和奥密克戎新技术研讨会上，向全球推广了222纳米紫外线消毒技术。同时，美国哈佛大学医学院、英国邓迪大学医学院、英国安德鲁斯大学也公开了用222纳米紫外线技术进行空气（气溶胶）消毒和载体消毒的有效性和安全性实验报告，证明了其安全性和有效性、实用性。
2022年4月，日本神户大学与日本LED元件制造商牛尾联合研究表明，使用经过滤的222nm紫外线重复照射皮肤敏感的无毛小鼠不会导致其患上皮肤癌或白内障，由此提出222nm的远紫外辐射对人体皮肤和眼睛无害。并使用222紫外线消毒设备照射20名年龄健康志愿者背部，24小时后所有志愿者未出现红斑现象，刮去志愿者背部皮肤，再次使用222紫外线消毒设备照射，照射30分钟后，菌群数显著减少90%，因此222nm紫外线对人体安全，且具有消毒效果。
本发明 222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，适用于医疗、商场、影院、地铁、公交、航空航天装置、无菌工厂、实验室等各需要消毒领域，对于核酸检测工作环境以及工作人员同时可以进行人机共存实时有效消毒。
本发明222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源制作成本相对于准分子高频脉冲技术获取222纳米紫外线光源以及倍频晶体激光技术获取222纳米紫外线光源技术获取222nm紫外线成本更为低下，同时结构与普通LED光源相似，结构小，便于阵列式排布组装，满足不同场所的消毒需求。
附图说明
图1为涉及本发明的一具体实施方式的LED芯片的倒装结构示意图。
图2为涉及本发明的一具体实施方式的LED光源整体结构示意图。
图中：1-正极引脚、2-封装壳体、3-结合导线、4-LED芯片、5-反射帽、6-负极引脚、400-外延片、401-蓝宝石基层、402-高Al组份的AlN外延层、403-多量子阱材料层、404-AlGaN外延层、411-外延层、444-半导体台面。
实施方式
下面参照附图结合具体实施方式对本发明做出进一步说明。
图1为本发明的一具体实施方式的LED芯片的倒装结构示意图。
如图1所示，例示出本发明提供的LED芯片4，包括外延片400，以及设置于外延片上的蓝宝石基层401、高Al组份的AlN外延层402、多量子阱材料层403和AlGaN外延层404，所述蓝宝石基层401为微米级沟槽的蓝宝石AIGaN层基层，在该基层401上生成所述高Al组份的AlN外延层402和所述AlGaN外延层404，所述高Al组份的AlN和AlGaN外延层402、404中间形成多层所述多量子阱材料层403，所述多量子阱材料层403为发光层，其发光波长峰值为222nm。在一个优选实施例中，所述的多量子阱材料层403基材为氮化物合金混合物，具体配比为，按照重量百分比（下同），高Al组份的氮化铝65-80份、氮化镓2-5份、氮化物合金5-7份、余量为钻石和/或La2O3。进一步优选的，所述的氮化物合金至少包括氮化硼1-3份、三氯化氮2-3份、氮化硅1-2份、氮化铬0.5-1份；另掺杂铟0.2-0.5份、镁0.2-0.5份。在另一个优选实施例中，所述氮化物合金为铁镍氮化物、氮化铟、氮化钙，其组份具体为铁镍氮化物1-5份，氮化铟0.5-2份，氮化钙1-3份。这里，所述“氮化物合金”特指除了氮化铝和氮化镓之外的所掺杂的氮化物合金，目的仅仅是为了陈述上起到区分作用，同样，所述氮化物合金混合物也是为了陈述方便而定义的术语，实际上，应当理解为所述多量子阱材料层包含所有列举的氮化物即可。
在本发明的一个优选实施例中，所述LED芯片的多量子阱材料层所使用的氮化物合金混合物的禁带宽度临界值在:6.2ev到5.39130ev之间，发光峰值波长为222纳米的紫外线时，其禁带宽度为5.58558558558eV。尽管上述实施方式中限定了具体的氮化物合金混合物的组合成份，但是，本领域技术人员应当理解，实际上其可以包括且不限于包含AlGaN、Al以及钻石的组合。也可以是包括且不限于包含AlGaN、Al、钻石以及La2O3的组合。进一步优选的，所述钻石可以为天然钻石或人工钻石。PN结半导体发光实际上仅仅在靠近PN结面数微米范围内产生，根据申请人团队的研究成果，对于直接带隙半导体材料，禁带宽度（eV）与LED光峰值波长（nm）的乘积为一定值，该定值通常为1240，由于选择禁带宽度为5.58558558558eV的材料作为多周期量子阱发光，所以能够非常精准地得到光峰值波长为222纳米的紫外线。
本发明的LED芯片的制作方法，例举包括如下步骤：
S1：提供微米级沟槽的蓝宝石AIGaN基层401；
S2:在蓝宝石基层401上外延生长高Al组份的AlN外延层402、多量子阱材料层403和AlGaN外延层404；其中，
所述外延层402、403、404采用NH3.PALE（PulsedAtomic Layer Epitaxy,PALE）即脉冲原子技术延展生成，LED芯片在在NH3气相沉积下，在微米级沟槽的蓝宝石AIGaN层401基层上，用PALE即脉冲原子层和多层脉冲原子层延展技术，生成高AI组份的AIN和AlGaN外延层402、404，高AI组份的AIN和AlGaN外延层402、404中间形成多层量子阱403，其发光波长峰值为222nm。
S3：蚀刻外延层411形成诸如N型半导体台面，用于生长诸如N型电极（未图示）；
S4：在AlGaN外延层404上生长导电膜（未图示）；
S5：在导电膜上形成与上述诸如N型电极电连接的P型电极（未图示）；
S6：将上述完成的LED芯片通过焊锡固定电联于PCB基板上（未图示）。
在本发明中，由于S3-S6步骤均为常规步骤且并非本发明的发明点内容，故而图中并未示出相关构件。
在本发明的一个优选实施例中，所述的多量子阱的材料为氮化物合金混合物，按照重量百分比，具体配比为高Al组份的氮化铝65-80份、氮化镓2-5份、氮化物合金5-7份、余量为钻石和/或La2O3。进一步优选的，所述的氮化物合金至少包括氮化硼1-3份、三氯化氮2-3份、氮化硅1-2份、氮化铬0.5-1份；另掺杂铟0.2-0.5份、镁0.2-0.5份。在另一个优选实施例中，所述氮化物合金为铁镍氮化物、氮化铟、氮化钙，其组份具体为铁镍氮化物1-5份，氮化铟0.5-2份，氮化钙1-3份。
根据本发明，由于采用了PALE生成外延层，所以能够有效克服氮化铝模板极易烧毁的问题，由于采用所述的氮化物合金混合物，能够精准调制该半导体材料的禁带宽度，从而能够精准锁定发光波长峰值在222nm。
下面参照图2结合5个具体实施例对本发明222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源做出进一步说明。
实施例
请参阅图2，该实施例中的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，包括正极引脚1和负极引脚6，所述的正极引脚1和负极引脚6上端分别一体连接一左金属片和一右金属片，所述左金属片和右金属片相互隔开并整体呈矩形；左金属片顶端一侧固定有LED芯片4，所述的LED芯片4的负极连接左金属片，所述LED芯片4的外侧对应设有反射帽5，所述反射帽5用于反射出射LED芯片4发出的光，所述LED芯片4的正极通过一结合导线3连接于右金属片上端；所述左金属片、右金属片、LED芯片4和反射帽5密封封装于封装壳体2内，露出所述正极引脚1和负极引脚6，所述LED芯片4发出222纳米紫外光。
所述封装壳体2是由石英玻璃制作而成，封装壳体同时填充隔断，使左、右金属片绝缘，并在金属片下方形成直径大于所述封装壳体的水平基座，所述的正极引脚1和负极引脚6贯穿所述水平基座。
所述封装壳体2的外侧镀有200-230纳米光学滤光膜（未图示），所述的光学滤膜为峰值222nm紫外窄带滤膜，用于过滤230nm以上和200nm以下的杂光；
所述的LED芯片4包括设置于LED外延片4000以及设置于外延片上的蓝宝石基层401、高AI组份的AlN外延层402、多量子阱材料层403和AlGaN外延层404，所述的多量子阱材料层403基材为氮化物合金混合物，按照重量百分比，具体配比为高Al组份的氮化铝65份、氮化镓2份、其他氮化物合金5份, 余量为钻石和/或La2O3；所述的其他氮化物合金至少包括氮化硼1份、三氯化氮2份、氮化硅1份、氮化铬0.5份；另掺杂铟0.2份、镁0.2份；采用NH3.PALE技术即脉冲原子延展生成，LED芯片在在NH3气相沉积下，在微米级沟槽的蓝宝石AIGaN层基层401上，用PALE即脉冲原子层延展技术和多层脉冲原子层延展技术，生成高AI组份的AIN和、AlGaN外延层，高AI组份的AIN和AlGaN外延层中间形成多层量子阱403，其发光波长峰值为222nm。
所述反射帽呈圆台形设置。
所述结合导线的导线材质包括不限于金、银、锡或其金属合金。
所述封装壳体的形状包括不限于圆形、四方形、球型或者多边形。
所述LED光源在封装时采用高传导率金属块为基底，同时正装、倒装或垂直装芯片，并且裸盘浇铸引线框进行封装。
所述LED光源采用恒流恒压驱动对LED光源进行供电。
所述LED光源外壳采用散热轻巧的石英和金属外壳或222nm紫外线高透过率介质。
实施例2，该实施例中的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源正装结构与实施例1相同，不同点在于，所述的多量子阱材料层基材为氮化物合金混合物，具体配比为高AI组份的氮化铝80份、氮化镓5份、其他氮化物合7份, 余量为钻石和/或La2O3；所述的其他氮化物合金至少包括氮化硼3份、三氯化氮3份、氮化硅2份、氮化铬1份；另掺杂铟0.5份、镁0.5份。
实施例3，该实施例中的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源正装结构与实施例1相同，不同点在于，所述的多量子阱材料层基材为氮化物合金混合物，具体配比为高Al组份的氮化铝70份、氮化镓4份、其他氮化物合金6份, 余量为钻石和/或La2O3；所述的其他氮化物合金至少包括氮化硼1-3份、三氯化氮2-3份、氮化硅1-2份、氮化铬0.7份；另掺杂铟0.4份、镁0.3份。
实施例4，该实施例中的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源正装结构与实施例1相同，不同点在于，所述的多量子阱材料层基材为氮化物合金混合物，具体配比为高Al组份的氮化铝65-80份、氮化镓2-5份、其他氮化物合金5-7份, 余量为钻石和/或La2O3；其组份具体为铁镍氮化物1-5份，氮化铟0.5-2份，氮化钙、1-3份；另掺杂铟0.2-0.5份、镁0.2-0.5份。
实施例5，该实施例中的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源正装结构与实施例1相同，不同点在于，所述的多量子阱材料层基材为氮化物合金混合物，具体配比为高Al组份的氮化铝65份、氮化镓2份、其他氮化物合金5份, 余量为钻石和/或La2O3；所述的其他氮化物合金至少包括氮化硼1份、三氯化氮2份、氮化硅1份、氮化铬0.5份；另掺杂铟0.2份、镁0.2份。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明权利要求和说明书的范围之中。

Claims (16)

1.一种半导体材料，用于半导体量子阱，其特征在于，所述半导体量子阱作为发光部，产生紫外线光波在200纳米到230纳米之间，所述半导体材料的禁带宽度临界值在6.2ev到5.39130ev之间，发光峰值为222纳米，发光峰值时禁带宽度为5.58558558558ev。
2.根据权利要求1所述的半导体材料，其特征在于，为半导体掺杂组合材料，包括且不限于包含AlGaN、Al以及钻石（金刚石）的组合。
3.根据权利要求1所述的半导体材料，其特征在于，为半导体掺杂组合材料，包括且不限于包含AlGaN、Al、钻石（金刚石）以及La2O3的组合。
4.根据权利要求2或3所述的半导体材料，其特征在于，所有半导体禁带宽度为5.58558558558ev的材料或材料组合或者半导体材料的禁带宽度临界值在6.2ev到5.39130ev之间，发光峰值为222纳米，发光峰值时禁带宽度为5.58558558558ev的全部半导体材料和材料组合，都是本专利保护范围。
5.一种LED芯片，包括外延片，以及设置于外延片上的蓝宝石基层、掺杂的高Al组份的AlN外延层、多量子阱材料层和掺杂的AlGaN外延层，其特征在于，所述蓝宝石基层为微米级沟槽的蓝宝石AIGaN层基层，在该基层上生成所述高Al组份的AlN外延层和所述掺杂的AlGaN外延层，所述高Al组份的AlN和AlGaN外延层中间形成多层所述多量子阱材料层，所述多量子阱材料层为发光层，其发光波长峰值为222nm。
6.根据权利要求5所述的LED芯片，其特征在于，所述的多量子阱材料层基材为氮化物合金混合物，具体配比为，按照重量百分比，高Al组份的氮化铝65-80份、氮化镓2-5份、氮化物合金5-7份、余量为钻石和/或La2O3。
7.根据权利要求6所述的LED芯片，其特征在于，所述的氮化物合金至少包括氮化硼1-3份、三氯化氮2-3份、氮化硅1-2份、氮化铬0.5-1份；另掺杂铟0.2-0.5份、镁0.2-0.5份。
8.根据权利要求6所述的LED芯片，其特征在于，所述氮化物合金为铁镍氮化物、氮化铟、氮化钙，其组份具体为铁镍氮化物1-5份，氮化铟0.5-2份，氮化钙1-3份。
9.一种222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，包括正极引脚和负极引脚，其特征是，所述的正极引脚和负极引脚上端分别一体连接一左金属片和一右金属片，所述左金属片和右金属片相互隔开并整体呈矩形；左金属片顶端一侧固定有LED芯片，所述的LED芯片的负极连接左金属片，所述LED芯片的外侧对应设有反射帽，所述LED芯片的正极通过一结合导线连接于右金属片上端；所述左金属片、右金属片、LED芯片和反射帽密封封装于封装壳体内，露出所述正极引脚和负极引脚，所述LED芯片发出222纳米紫外光。
10.根据权利要求9所述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，其特征在于，所述封装壳体是由石英玻璃制作而成，封装壳体同时填充、隔断、密闭，使左、右金属片绝缘，并在金属片下方形成直径大于所述封装壳体的水平基座，所述的正极引脚和负极引脚贯穿所述水平基座 。
11.根据权利要求9所述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，其特征在于，所述封装壳体可以有镀有200-230纳米光学滤光膜，所述的光学滤膜为峰值222nm紫外窄带滤膜，用于过滤230nm以上和200nm以下的杂光。
12.根据权利9所述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，其特征在于，所述结合导线的导线材质包括但不限于金、银、锡或其金属合金。
13.根据权利要求9所述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，其特征在于，所述封装壳体的形状包括但不限于圆形、四方形、球型或者多边形。
14.根据权利要求9所述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，其特征在于，所述LED光源在封装时采用高传导率金属块为基底，同时可以采取正装、倒装或垂直装芯片等形式封装。
15.根据权利要求9-15任一项所述的222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源，其使用环境特征，包括但不限于：（1）载人飞机和航天器；（2）潜水潜航器和深海载人工作站（城）；（3）轿车、卡车、列车等各种交通车辆和特殊用途车辆；(4)船舰艇和各种特殊用途水运装备；(5)公寓、(6)大学、学校、(7)幼儿园、(8)办公楼、(9)宾馆、酒店、(10)商场、(11)宿舍、(12)海关、(13)机场、(14)码头、(15)车站、(16)医院、(17)社区、(18)家庭、(19)单位、(20)图书馆、(21)体育馆、(22)餐厅、餐馆、(23)KTV及娱乐场所、(24)工厂、(25)仓库；(26)城市路灯、(27)建筑物和城市空间；(28)公共场所、(29)动物养殖场所；(30)手机、个人可穿戴产品的消毒杀菌，(31)等等所有需要保持环境生物安全的空间、领域和行业。
16.222纳米紫外线新冠与广谱病毒消毒专用LED光源的特征，其特征在于，可以用以上技术再加上可见光照明芯片模块，制造照明、显示、示踪、消毒等多功能一体化的LED光源。
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