UVC LED کیسے کام کرتا ہے۔
UVC LEDs صحیح معنوں میں کیسے کام کرتے ہیں کاروباروں کی طرف سے ایک مقبول سوال ہے جو UVC LEDs کو جراثیم کشی کے مقاصد کے لیے دیکھ رہے ہیں۔ اس مضمون میں، ہم اس ٹیکنالوجی کے کام کی وضاحت کرتے ہیں.
عام طور پر ایل ای ڈی کے اصول
جب ایک کرنٹ روشنی خارج کرنے والے ڈایڈڈ (ایل ای ڈی)، ایک سیمی کنڈکٹر ڈیوائس کے ذریعے چلایا جاتا ہے، تو یہ روشنی خارج کرتا ہے۔ اگرچہ انتہائی خالص، عیب سے پاک سیمی کنڈکٹرز (جسے اندرونی سیمی کنڈکٹرز بھی کہا جاتا ہے) عام طور پر بہت غیر موثر طریقے سے بجلی چلاتے ہیں، ڈوپینٹس کو سیمی کنڈکٹر میں شامل کیا جا سکتا ہے تاکہ اس کی چالکتا کو یا تو مثبت چارج شدہ سوراخوں (n-type سیمک کنڈکٹر) یا منفی چارج شدہ الیکٹران (p- قسم سیمی کنڈکٹر)۔
ایک پی این جنکشن، جہاں ایک پی قسم کا سیمی کنڈکٹر ایک این ٹائپ سیمی کنڈکٹر کے اوپر رکھا جاتا ہے، ایک ایل ای ڈی بناتا ہے۔ جب فارورڈ بائیس (یا وولٹیج) دیا جاتا ہے، تو p-قسم کے مواد میں سوراخوں کو مخالف سمت میں دھکیل دیا جاتا ہے (جیسا کہ وہ مثبت طور پر چارج ہوتے ہیں) این قسم کے مواد کی طرف۔
اسی طرح، n-type خطے میں الیکٹرانوں کو p-type خطے کی طرف دھکیل دیا جاتا ہے۔ الیکٹران اور سوراخ p-type اور n-type مواد کے درمیان سنگم پر اکٹھے ہو جائیں گے، اور ہر دوبارہ ملاپ کے واقعے کے نتیجے میں توانائی کی مقدار پیدا ہو گی جو کہ سیمی کنڈکٹر کی موروثی خصوصیت ہے جہاں دوبارہ ملاپ ہوتا ہے۔
سیمی کنڈکٹر کے والینس بینڈ میں، سوراخ پیدا ہوتے ہیں، جبکہ الیکٹران کنڈکشن بینڈ میں پیدا ہوتے ہیں۔ بینڈ گیپ انرجی، جو کنڈکشن بینڈ اور والینس بینڈ کے درمیان توانائی کے فرق کا حوالہ دیتی ہے، سیمی کنڈکٹر کی بانڈنگ خصوصیات کے تحت چلتی ہے۔
ایک توانائی اور طول موج کے ساتھ روشنی کا ایک فوٹون (دونوں پلانک کی مساوات کے ذریعہ ایک دوسرے سے جڑے ہوئے ہیں) آلہ کے فعال علاقے میں استعمال ہونے والے مواد کے بینڈ گیپ کے ذریعہ تابکاری کے دوبارہ ملاپ کے ذریعہ تیار کیا جاتا ہے۔
غیر شعاع ری کنبینیشن ایک اور امکان ہے، جب الیکٹران اور ہول کے دوبارہ ملاپ سے پیدا ہونے والی توانائی روشنی کے فوٹون کی بجائے حرارت میں بدلتی ہے۔ ڈائریکٹ بینڈ گیپ سیمی کنڈکٹرز میں، ان غیر ریڈی ایٹیو ری کمبینیشن کے عمل میں خامیوں کی وجہ سے مڈ گیپ الیکٹرانک سٹیٹس شامل ہیں۔
ہمارا مقصد نان ریڈی ایٹیو ری کمبینیشن کی نسبت ریڈی ایٹیو ری کمبینیشن کے تناسب کو بہتر بنانا ہے کیونکہ ہم چاہتے ہیں کہ ہمارے ایل ای ڈی گرمی کے بجائے روشنی کا اخراج کریں۔ ایسا کرنے کے لیے، ایک طریقہ یہ ہے کہ الیکٹرانوں اور سوراخوں کے ارتکاز کو بڑھانے کی کوشش میں ڈایڈڈ کے فعال علاقے میں کیریئر سے محدود تہوں اور کوانٹم ویلز کو شامل کیا جائے، جو کہ صحیح حالات میں، دوبارہ ملاپ سے گزر رہے ہیں۔
ڈیوائس کے فعال علاقے میں خرابی کا کم ہونا، جو غیر ریڈی ایٹیو دوبارہ ملاپ کا باعث بنتا ہے، ایک اور اہم عنصر ہے۔ چونکہ نقل مکانی غیر تابکاری کے دوبارہ جمع کرنے کے مراکز کا بنیادی ذریعہ ہیں، وہ آپٹو الیکٹرانکس میں ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ نقل مکانی مختلف عوامل کے نتیجے میں ہو سکتی ہے، لیکن کم کثافت حاصل کرنے کے لیے، n- اور p-قسم کی تہوں کو جو LED کے فعال علاقے کو بناتے ہیں، ہمیشہ ایک جالی سے مماثل سبسٹریٹ پر اگائی جانی چاہیے۔ اگر نہیں، تو کرسٹل جالی کے ڈھانچے میں فرق کے حساب سے سندچیوتی کو شامل کیا جائے گا۔
لہذا، ایل ای ڈی کی کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کرنے سے غیر ریڈی ایٹیو ری کمبینیشن ریٹ کے مقابلے ریڈی ایٹیو ری کمبینیشن ریٹ کو بڑھاتے ہوئے ڈس لوکیشن کثافت کو کم کرنا شامل ہے۔
ایل ای ڈی UVC
الٹرا وائلٹ (UV) LEDs کے لیے درخواستوں میں پانی کا علاج، آپٹیکل ڈیٹا اسٹوریج، کمیونیکیشن، حیاتیاتی ایجنٹوں کا پتہ لگانا، اور پولیمر کا علاج شامل ہے۔ 100 nm سے 280 nm کے درمیان طول موج کو UV سپیکٹرم کا UVC حصہ کہا جاتا ہے۔
جراثیم کشی کے لیے مثالی طول موج 260 اور 270 nm کے درمیان ہے، جس میں طویل طول موج تیزی سے کم جراثیم کش کارکردگی پیدا کرتی ہے۔ روایتی مرکری لیمپ کے مقابلے میں، UVC LEDs بہت سے فوائد فراہم کرتے ہیں، بشمول خطرناک مواد کی عدم موجودگی، سائیکل کی پابندیوں کے بغیر فوری آن/آف سوئچنگ، فوکسڈ ہیٹ نکالنے کے ساتھ گرمی کی کھپت میں کمی، اور پائیداری میں اضافہ۔
UVC LEDs کے معاملے میں، مختصر طول موج کے اخراج (جراثیم کشی کے لیے 260 nm سے 270 nm) پیدا کرنے کے لیے زیادہ ایلومینیم مول فیصد ضروری ہے، جو مواد کی نشوونما اور ڈوپنگ کو چیلنج بناتا ہے۔ تاریخی طور پر، نیلم III-nitrides کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والا سبسٹریٹ تھا کیونکہ بلک جالی سے مماثل سبسٹریٹس آسانی سے قابل رسائی نہیں تھے۔ نیلم اور UVC LEDs کے اعلیٰ مواد والے AlGaN ڈھانچے کے درمیان کافی جالی کی مماثلت زیادہ غیر ریڈی ایٹیو دوبارہ ملاپ (نقص) کا سبب بنتی ہے۔
دونوں ٹیکنالوجیز کے درمیان فرق UVB رینج اور لمبی طول موج میں کم واضح دکھائی دیتا ہے، جہاں AlN کے ساتھ جالی کا مماثلت زیادہ ہے کیونکہ Ga کی زیادہ تعداد کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ اثر زیادہ Al ارتکاز پر بدتر ہوتا دکھائی دیتا ہے، اس لیے نیلم پر مبنی UVC LEDs AlN-based UVC LEDs کے مقابلے میں 280 nm سے کم طول موج پر پاور میں گرتے ہیں۔
مقامی AlN سبسٹریٹس پر سیوڈومورفک نمو 265 nm پر چوٹی کی طاقت کے ساتھ جوہری طور پر چپٹی، کم خرابی کی تہوں کو پیدا کرتی ہے، جو زیادہ سے زیادہ جراثیم کش جذب دونوں کے مساوی ہے اور اسپیکٹرل پر منحصر جذب طاقت کی وجہ سے پیدا ہونے والی غیر یقینی صورتحال کے اثرات کو بھی کم کرتی ہے۔ یہ اندرونی AlGaN کے بڑے جالی پیرامیٹر کو کمپریس کرکے AlN پر بغیر کسی نقائص کے فٹ ہونے کے لیے مکمل کیا جاتا ہے۔
BENWEI کی طرف سے اعلی معیار کے بلک لیٹیس میچ AlN سبسٹریٹس بنائے گئے ہیں، جو کم اندرونی جذب اور زیادہ اندرونی کارکردگی کی اجازت دیتے ہیں۔ یہ سبسٹریٹس جراثیم کش علاقے میں طول موج کے ساتھ اعلیٰ معیار کی، زیادہ طاقتور ایل ای ڈی فراہم کرتے ہیں، جو کلران یو وی سی ایل ای ڈی اور سامان کی تیاری میں کام کرتے ہیں۔
