名古屋大学的研究人员说，他们已经设计出一种激光二极管，可以发出迄今为止波长最短的紫外线，在消毒、皮肤病学和DNA分析方面有潜在的应用。

 

根据发表在《应用物理快报》杂志上的一项研究，名古屋大学的科学家们与朝日Kasei公司合作，成功地设计出了能发出深紫外光的激光二极管。

 

名古屋大学未来电子集成研究中心的Chiaki Sasaoka教授说:“我们的激光二极管在室温下脉冲电流注入的情况下，能发出世界上最短的激光波长，271.8纳米。”天富登录网址

 

紫外- c半导体激光二极管的截面结构

 

紫外- c半导体激光二极管的截面结构。来源:2019朝日Kasei公司和名古屋大学

 

佐佐冈解释说，以前研发紫外激光二极管的努力只成功地将辐射降低到336纳米。

 

激光二极管发射短波长紫外光，称为UV-C，波长在200到280纳米之间，可用于医疗保健消毒，治疗皮肤疾病，如牛皮癣，并用于分析气体和DNA。

 

名古屋大学的深紫外激光二极管克服了科学家在开发这些半导体设备的工作中遇到的几个问题。

 

该团队使用高质量的氮化铝(AlN)衬底作为基础来构建激光二极管的层。他们说，这是必要的，因为质量较低的氮化铝含有大量缺陷，这些缺陷最终会影响激光二极管在将电能转换为光能时的活性层效率。

 

脉冲操作下的发射特性

 

脉冲操作下的发射特性。来源:2019朝日Kasei公司和名古屋大学

 

在激光二极管中，“p型”和“n型”层被“量子阱”隔开。当电流通过激光二极管时，p型层中带正电荷的空穴和n型层中带负电荷的电子会向中心流动并结合，释放出被称为光子的光粒子的能量。

 

研究人员设计了量子阱，这样它就能发射出深紫外光。p型层和n型层由氮化铝镓(藻)制成。熔覆层也由藻类制成，被放置在p型和n型层的两侧。n型层下面的包层包括硅杂质，这个过程叫做掺杂。掺杂是一种用来改变材料性质的技术。p型层上方的包层进行了分布极化掺杂，使包层没有掺杂杂质。p侧包层的铝含量被设计为底部最高，向顶部递减。研究人员认为，铝的梯度增强了正电荷孔的流动。最后以p型掺杂镁藻为材料，在其表面添加了一层接触层。

 

研究人员发现，p侧包层的极化掺杂意味着需要13.8V的“非常低的工作电压”的脉冲电流来发射“目前报道的最短波长”。天富登录网址

 

该团队目前正与朝日Kasei公司进行高级联合研究，以实现持续室温深紫外激光，用于开发UV-C半导体激光产品。