世界上最短的波長雷射二極體發出深紫外光

名古屋大學的研究人員說，他們已經設計出一種雷射二極體，該二極體可以發出迄今為止最短波長的紫外線，在消毒，皮膚病學和DNA分析中具有潛在的應用前景。

根據發表在《應用物理快報》上的研究，名古屋大學的科學家與旭化成公司合作，成功設計了一種發射深紫外光的雷射二極體。

名古屋大學未來電子綜合研究中心的Chiaki Sasaoka教授說：「在室溫下通過脈衝（電流）注入，我們的雷射二極體發射的雷射波長最短，為271.8納米（nm）。」

UV-C半導體雷射二極體的橫截面結構。

Sasaoka解釋說，以前開發紫外線雷射二極體的努力只能實現低至336 nm的發射。

發出波長為200至280 nm的被稱為UV-C的短波長紫外光的雷射二極體可用於醫療保健消毒，治療牛皮癬等皮膚病以及分析氣體和DNA 。

名古屋大學的深紫外雷射二極體克服了科學家在開發這些半導體器件的工作中遇到的幾個問題。

該團隊使用高質量的氮化鋁（AlN）基板作為其基礎，以構建雷射二極體的層。他們說，這是必要的，因為較低質量的AlN包含大量缺陷，最終會影響雷射二極體有源層將電能轉換為光能的效率。

脈衝操作下的發射特性。

在雷射二極體中，「 p型」和「 n型」層被「量子阱」隔開。當電流流過雷射二極體時，p型層中帶正電的空穴和n型層中帶負電的電子流向中心並結合，以稱為光子的光粒子形式釋放能量。

研究人員對量子阱進行了設計，以使其能夠發出深紫外光。p型和n型層由氮化鋁鎵（AlGaN）製成。同樣由AlGaN製成的覆層位於p型和n型層的任一側。n型層下方的包層中包含矽雜質，該過程稱為摻雜。摻雜被用作一種修改材料特性的技術。在p型層上方的包層進行了分布式極化摻雜，該摻雜層不添加雜質。p側覆層中的鋁含量經過設計，使其在底部最高，而在頂部降低。研究人員認為，這種鋁梯度會增加帶正電的空穴的流動。最後添加了頂部接觸層，該頂部接觸層由摻雜有鎂的p型AlGaN製成。

研究人員發現，p側覆層的極化摻雜意味著發射「迄今為止報告的最短波長」需要13.8V的「非常低的工作電壓」脈衝電流。