该项目属于自然科学相关工程与技术领域。

紫外线的应用非常广泛。而作为传统紫外光源的汞灯，由于含有剧毒的汞金属，对人体和环境的危害极大。2020年，中国将根据联合国《关于汞的水俣公约》要求，禁止高压汞灯、含汞荧光灯等产品的生产和使用。因此，发展高效率半导体紫外发光二极管(LED)替代传统的汞灯，既是紫外光源的发展趋势，也是中国经济社会可持续发展的迫切需求。国家《“十三五”战略性新兴产业发展规划》以及《中国制造2025》中明确要求，提升半导体光源等核心基础硬件的供给能力，做大做强节能服务产业，鼓励研发大功率半导体光源芯片与器件等高效节能设备，为高效率紫外LED芯片的发展指明了方向。

紫外LED芯片效率的提升一直是科学技术难题。项目组在国家自然科学基金和武汉市科技项目的支持下，积累了从半导体材料外延生长、器件工艺、芯片封装到终端系统设计的各方面技术优势，构建了紫外LED芯片+封装+组件的全产业链条。经过10余年持续攻关，在高效率紫外LED芯片关键技术方面实现了系统性突破，拥有一系列自主知识产权和创新技术，并已成功实现商业化应用，产生了良好的社会经济效益。该项目主要科技创新成果如下：

1.高质量外延材料的MOCVD生长技术。针对大失配应变体系中外延材料的生长难题，建立了新型AlN材料生长动力学模型，研制出厚度10微米以上，材料晶体质量达到国际先进水平的AlN厚膜，为制备高效率紫外LED芯片提供了关键材料保障。

2.紫外LED芯片有源区优化设计。针对材料体系的能带特性，提出了新型紫外LED有源区结构，有效增大电子-空穴波函数的空间重叠率，提高紫外LED芯片的内量子效率。同时，结合偏振调控方法，实现了发光模式的转变，提高了紫外LED芯片的光提取效率。

3.新型柔性氟胶深紫外LED先进封装。有效借鉴蛾眼微纳结构的仿生学优势，设计了一种适合深紫外LED封装的柔性薄膜，抑制界面全反射效应，同步实现TE和TM两种模式的光效，提高深紫外LED芯片的光提取效率。

4.研制高效率深紫外LED芯片。实现了芯片尺寸30mil×30mil，发光波长为280nm的深紫外LED器件。在20mA工作电流下，外量子效率达到5.3％，处于国内先进水平，进一步缩小了与国际领先水平的差距。

5.高密度COB近紫外LED阵列光源。实现高质量胶印应用、高精度曝光应用、大面积液晶显示应用三个高端光固化领域里的技术突破，开发的高效率紫外LED光源性能达到国际一流水平，填补国内行业空白，助力国家核心产业的发展。

基于以上创新成果，项目组共获得授权发明专利1项，授权的其他知识产权25项。从2016年1月1日至2018年12月31日，共实现紫外LED相关产品销售收入5734.31万元，缴税202.43万元，提供就业岗位44人。该技术成果解决了中国第三代氮化物半导体材料和器件供应方面的“卡脖子”问题，实现了具有自主知识产权的高效率紫外LED芯片，打破了国外技术垄断，并且产生了良好的社会经济效益。

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