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UV-C激光的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案投射到熒光屏上。
名古屋大學(xué)的研究人員說，他們已經(jīng)設(shè)計(jì)出一種激光二極管，該二極管可以發(fā)出迄今為止最短波長的紫外線，在消毒，皮膚病學(xué)和DNA分析中具有潛在的應(yīng)用前景。
根據(jù)發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》上的研究，名古屋大學(xué)的科學(xué)家與旭化成公司合作，成功設(shè)計(jì)了一種發(fā)射深紫外光的激光二極管。
名古屋大學(xué)未來電子綜合研究中心的Chiaki Sasaoka教授說：“在室溫下通過脈沖（電流）注入，我們的激光二極管發(fā)射的激光波長最短，為271.8納米（nm）。”
UV-C半導(dǎo)體激光二極管的橫截面結(jié)構(gòu)。
Sasaoka解釋說，以前開發(fā)紫外線激光二極管的努力只能實(shí)現(xiàn)低至336 nm的發(fā)射。
發(fā)出波長為200至280 nm的被稱為UV-C的短波長紫外光的激光二極管可用于醫(yī)療保健消毒，治療牛皮癬等皮膚病以及分析氣體和DNA 。
名古屋大學(xué)的深紫外激光二極管克服了科學(xué)家在開發(fā)這些半導(dǎo)體器件的工作中遇到的幾個(gè)問題。
該團(tuán)隊(duì)使用高質(zhì)量的氮化鋁（AlN）基板作為其基礎(chǔ)，以構(gòu)建激光二極管的層。他們說，這是必要的，因?yàn)檩^低質(zhì)量的AlN包含大量缺陷，最終會(huì)影響激光二極管有源層將電能轉(zhuǎn)換為光能的效率。
脈沖操作下的發(fā)射特性。
在激光二極管中，“ p型”和“ n型”層被“量子阱”隔開。當(dāng)電流流過激光二極管時(shí)，p型層中帶正電的空穴和n型層中帶負(fù)電的電子流向中心并結(jié)合，以稱為光子的光粒子形式釋放能量。
研究人員對(duì)量子阱進(jìn)行了設(shè)計(jì)，以使其能夠發(fā)出深紫外光。p型和n型層由氮化鋁鎵（AlGaN）制成。同樣由AlGaN制成的覆層位于p型和n型層的任一側(cè)。n型層下方的包層中包含硅雜質(zhì)，該過程稱為摻雜。摻雜被用作一種修改材料特性的技術(shù)。在p型層上方的包層進(jìn)行了分布式極化摻雜，該摻雜層不添加雜質(zhì)。p側(cè)覆層中的鋁含量經(jīng)過設(shè)計(jì)，使其在底部最高，而在頂部降低。研究人員認(rèn)為，這種鋁梯度會(huì)增加帶正電的空穴的流動(dòng)。最后添加了頂部接觸層，該頂部接觸層由摻雜有鎂的p型AlGaN制成。
研究人員發(fā)現(xiàn)，p側(cè)覆層的極化摻雜意味著發(fā)射“迄今為止報(bào)告的最短波長”需要13.8V的“非常低的工作電壓”脈沖電流。
該團(tuán)隊(duì)目前正在與旭化成公司進(jìn)行高級(jí)聯(lián)合研究，以實(shí)現(xiàn)持續(xù)的室溫深紫外激光照射，以開發(fā)UV-C半導(dǎo)體激光產(chǎn)品。
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