Laserdiodi emittoi syvää UV-valoa

UV-C -puolijohdelaserdiodin poikkileikkausrakenne

Nagoyan yliopiston tutkijat ovat suunnitelleet yhdessä Asahi Kasei -yhtiön kanssa laserdiodin, joka emittoi tähän mennessä lyhyimmän aallonpituuden ultraviolettivaloa.

"Laserdiodimme säteilee maailman lyhyintä laseroivaa aallonpituutta, 271,8 nanometriä (nm), sähköisen pulssivirran injektiolla huoneenlämmössä", kertoo professori Chiaki Sasaoka.

Aallonpituusaluetta 200 - 280 nm kutsutaan UV-C:ksi. Näin lyhyen aallonpituuden ultraviolettivaloa voitaisiin käyttää desinfiointiin terveydenhuollossa, ihosairauksien, kuten psoriaasin hoitoon sekä kaasujen ja DNA:n analysointiin.

Ryhmä käytti korkealaatuista alumiininitridiä (AlN) substraattina laserdiodikerrosten rakentamiseksi. Tämä on heidän mukaansa välttämätöntä, koska heikompilaatuinen AlN sisältää paljon vikoja, jotka viime kädessä vaikuttavat laserdiodin aktiivisen kerroksen tehokkuuteen muuntaa sähköä valoenergiaksi.

Laserdiodeissa p-tyypin ja n-tyypin kerrokset ovat erotettu kvanttikaivolla. Kun sähkövirta johdetaan laserdiodin läpi, positiivisesti varautuneet aukot p-tyypin kerroksessa ja negatiivisesti varautuneet elektronit n-tyyppisessä kerroksessa virtaavat kohti keskustaa yhdistymään, vapauttaen energiaa fotonien muodossa.

Tutkijat suunnittelivat kvanttikaivonsa siten, että se lähettäisi syvää UV-valoa. P- ja n-tyypin kerrokset valmistettiin alumiini-galliumnitridistä (AlGaN). Samasta materiaalista valmistetut verhouskerrokset asetettiin p- ja n-tyypin kerrosten molemmille puolille.

Tutkijat havaitsivat, että tähän lyhyimmän aallonpituuden säteilyyn tarvitaan huomattavan alhaisen käyttöjännitteen 13,8 voltin pulssitettu sähkövirta.

Ryhmä tekee nyt pitkälle kehitettyä yhteistä tutkimusta Asahi Kasei -yhtiön kanssa jatkuvatoimisen huonelämmössä toimivan syvän UV-laseroinnin aikaansaamiseksi UV-C-puolijohdelaserituotteiden kehittämistä ajatellen.

Aiheesta aiemmin:

Ledi ultravioletille valolle

Orgaaniset laserdiodit unelmasta todellisuuteen

Valoa seuraavan sukupolven datan tallennukseen