近日，日本名古屋大學(xué)科學(xué)家表示，通過與Asahi Kasei公司合作，開發(fā)了創(chuàng)紀(jì)錄的激光二極管。該成果發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》上。

名古屋大學(xué)未來(lái)電子綜合研究中心Chiaki Sasaoka教授在一份聲明中說(shuō)：“在室溫環(huán)境下，以脈沖（電流）注入形式，我們激光二極管獲得了世界最短的激光波長(zhǎng)，為271.8nm。”

Sasaoka教授表示，以前開發(fā)紫外激光二極管的努力只能實(shí)現(xiàn)低至336 nm的波長(zhǎng)發(fā)射。發(fā)射短波長(zhǎng)紫外光（UV-C）且波長(zhǎng)范圍在200至280 nm的激光二極管可用于治療皮膚疾病，如牛皮癬或氣體和DNA分析。名古屋大學(xué)的深紫外激光二極管被認(rèn)為可以克服研究這些半導(dǎo)體器件的科學(xué)家遇到的幾個(gè)問題。

該團(tuán)隊(duì)使用高質(zhì)量的氮化鋁（AlN）基板作為基礎(chǔ)，以構(gòu)建激光二極管的基底層。他們認(rèn)為這是非常必要的，因?yàn)檩^低質(zhì)量的AlN包含許多缺陷，這些缺陷會(huì)影響激光二極管有源層將電能轉(zhuǎn)換為光能的效率。

UV-C半導(dǎo)體激光二極管的截面結(jié)構(gòu)

該大學(xué)補(bǔ)充說(shuō)，在激光二極管中，“ p型”和“ n型”層被量子阱隔開。當(dāng)電流通過激光二極管時(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，在此處它們會(huì)結(jié)合并釋放光子。

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)。在n型層下面的覆層中摻雜了硅雜質(zhì)，以改變材料的性能。在p型層上方的包層經(jīng)過分布極化摻雜，僅對(duì)p層進(jìn)行了摻雜而不添加雜質(zhì)。p側(cè)覆層中的鋁含量設(shè)計(jì)為底部最高，頂部最低。研究人員認(rèn)為，這種鋁梯度可以增加帶正電的空穴的流動(dòng)。此外還添加了頂部接觸層，該頂部接觸層由摻雜鎂的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需要非常低的工作電壓13.8V及脈沖電流，以獲得“目前為止最短波長(zhǎng)”的激光發(fā)射。

目前，該團(tuán)隊(duì)正在與Asahi Kasei公司進(jìn)行進(jìn)一步聯(lián)合研究，以實(shí)現(xiàn)室溫下連續(xù)深紫外激光，以開發(fā)UV-C半導(dǎo)體激光產(chǎn)品。

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