Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Laserdiode udsender dybt UV-lys

Fjernfeltmønster af UV-C laser projiceret på en fluorescerende skærm. Kredit:2019 Asahi Kasei Corp. og Nagoya University

Nagoya Universitets videnskabsmænd, i samarbejde med Asahi Kasei Corporation, har designet en laserdiode, der udsender dybt ultraviolet lys, og har publiceret en artikel i tidsskriftet Anvendt Fysik Express .

"Vores laserdiode udsender verdens korteste laserbølgelængde ved 271,8 nanometer (nm), under pulseret [elektrisk] strømindsprøjtning ved stuetemperatur, " siger professor Chiaki Sasaoka fra Nagoya University's Center for Integrated Research of Future Electronics.

Tidligere indsats i udviklingen af ​​ultraviolette laserdioder havde kun formået at opnå emissioner ned til 336 nm, Sasaoka forklarer.

Laserdioder, der udsender ultraviolet lys med kort bølgelængde, som kaldes UV-C og er i bølgelængdeområdet på 200 til 280 nm, kan bruges til desinfektion i sundhedsvæsenet, til behandling af hudsygdomme som psoriasis, og til analyse af gasser og DNA.

Nagoya University dyb-ultraviolette laserdiode overvinder adskillige problemer, som videnskabsmænd støder på i deres arbejde hen imod udviklingen af ​​disse halvledende enheder.

Holdet brugte et højkvalitets aluminiumnitrid (AlN) substrat som deres base til at opbygge lagene af laserdioden. Det her, de siger, er nødvendigt, da lavere kvalitet AlN indeholder en stor mængde defekter, som i sidste ende påvirker effektiviteten af ​​en laserdiodes aktive lag til at konvertere elektrisk til lysenergi.

Tværsnitsstruktur af UV-C halvlederlaserdioden. Kredit:2019 Asahi Kasei Corp. og Nagoya University

I laserdioder, et 'p-type' og 'n-type' lag er adskilt af en kvantebrønd. Når en elektrisk strøm ledes gennem en laserdiode, positivt ladede huller i p-typelaget og negativt ladede elektroner i n-typelaget strømmer mod midten for at kombinere, frigiver energi i form af fotoner.

Forskerne designede kvantebrønden, så den ville udsende dybt UV-lys. Lagene af p- og n-typen blev fremstillet af aluminium galliumnitrid (AlGaN). Beklædningslag, også lavet af AlGaN, blev placeret på hver side af lagene af p- og n-typen. Beklædningen under n-typen indeholdt siliciumurenheder, en proces kaldet doping. Doping bruges som en teknik til at ændre et materiales egenskaber. Beklædningen over p-type laget undergik distribueret polarisationsdoping, som doper laget uden at tilføre urenheder. Aluminiumsindholdet i p-sidebeklædningen var designet, så det var højest i bunden, aftagende mod toppen. Forskerne mener, at denne aluminiumsgradient øger strømmen af ​​positivt ladede huller. Et topkontaktlag blev til sidst tilføjet, som var lavet af p-type AlGaN doteret med magnesium.

Emissionskarakteristika under pulserende drift. Kredit:2019 Asahi Kasei Corp. og Nagoya University

Forskerne fandt ud af, at polarisationsdopingen af ​​p-sidebeklædningslaget betød, at en pulseret elektrisk strøm med "bemærkelsesværdig lav driftsspænding" på 13,8V var nødvendig for udsendelsen af ​​"den hidtil korteste bølgelængde rapporteret."

Holdet udfører nu avanceret fælles forskning med Asahi Kasei Corporation for at opnå kontinuerlig stuetemperatur dyb-UV-lasering til udvikling af UV-C halvlederlaserprodukter.


Varme artikler