La forme la plus sombre de la lumière ultraviolette, connu sous le nom d'UV-C, est unique en raison de sa réputation de tueur d'organismes nuisibles.

Avec des longueurs d'onde comprises entre 200 et 280 nanomètres, cette forme particulière de lumière UV pénètre les membranes des virus, bactéries, moisissures et acariens, attaquer leur ADN et les tuer. La désinfection à la lumière UV-C existe depuis plus de 100 ans, suite à la découverte par Niels Finsen de la lumière UV comme antidote à la tuberculose, qui a valu au médecin féroïen-danois le prix Nobel de médecine en 1903.

Actuellement, la plupart des lampes à UV profond sont à base de mercure. Ils représentent une menace pour l'environnement, et sont encombrants et inefficaces. Un groupe de recherche Cornell dirigé par Huili (Grace) Xing et Debdeep Jena, avec des collaborateurs de l'Université de Notre Dame, a signalé des progrès dans la création d'un plus petit, alternative plus écologique.

En utilisant des monocouches minces à contrôle atomique de nitrure de gallium (GaN) et de nitrure d'aluminium (AlN) comme régions actives, le groupe a montré sa capacité à produire une émission d'UV profonds avec une diode électroluminescente (LED) entre 232 et 270 nanomètres de longueur d'onde. Leur émission de 232 nanomètres représente la longueur d'onde enregistrée la plus courte en utilisant GaN comme matériau électroluminescent. Le précédent record était de 239 nanomètres, par un groupe au Japon.

"MBE-grown 232-270 nm deep-UV LEDs using monolayer thin binary GaN/AlN quantum heterostructures" a été publié en ligne le 27 janvier dans Lettres de physique appliquée .

Chercheur postdoctoral SM (Moudud) Islam, l'auteur principal, a déclaré:"La lumière UV-C est très attrayante car elle peut détruire l'ADN des espèces qui causent des maladies infectieuses, qui causent la contamination de l'eau et de l'air.

L'un des défis majeurs des LED ultraviolettes est l'efficacité, qui est mesurée dans trois domaines :efficacité d'injection – la proportion d'électrons traversant le dispositif qui sont injectés dans la région active; efficacité quantique interne (IQE) - la proportion de tous les électrons dans la région active qui produisent des photons ou de la lumière UV ; et l'efficacité d'extraction de la lumière - la proportion de photons générés dans la région active qui peuvent être extraits de l'appareil et sont réellement utiles.

« Si vous avez une efficacité de 50 % dans les trois composants… multipliez-les tous et vous obtenez un huitième, " Islam a dit. " Vous êtes déjà à 12% d'efficacité. "

Dans la gamme des UV profonds, les trois facteurs d'efficacité souffrent, mais ce groupe a découvert qu'en utilisant du nitrure de gallium au lieu du nitrure de gallium d'aluminium conventionnel, l'IQE et l'efficacité d'extraction de la lumière sont tous deux améliorés.

L'efficacité de l'injection est améliorée grâce à l'utilisation d'un schéma de dopage induit par la polarisation pour les régions porteuses négatives (électrons) et positives (trous), une technique que le groupe a explorée dans des travaux antérieurs.

Maintenant que le groupe a prouvé son concept d'efficacité améliorée des LED UV profonds, sa prochaine tâche est de l'emballer dans un appareil qui pourrait un jour être commercialisé. Les LED à UV profond sont utilisées dans la conservation des aliments et la détection de faux billets, entre autres.

Une étude plus approfondie inclura le conditionnement à la fois de la nouvelle technologie et des technologies existantes dans des dispositifs par ailleurs similaires, à des fins de comparaison.

"En termes de quantification de l'efficacité, nous voulons l'emballer dans les prochains mois et le tester comme s'il s'agissait d'un produit, et essayez de le comparer à un produit avec l'une des technologies disponibles, " dit Iéna.