英文原文鏈接[1]：Nagoya University. "Laser diode emits deep UV light." ScienceDaily. ScienceDaily, 18 January2020.<www.sciencedaily.com>./<www.sciencedaily.com>
科學家說他們已經成功研製出可以輻射目前最短波長的紫外激光二極管，該項成果在醫療消毒、皮膚病治療以及DNA分析等領域都有著潛在的應用。
Fig.1 深紫外激光二極管的結構示意
圖片摘自文獻[2]。根據最新發表在《Applied physics express》期刊中的學術研究論文，Nagoya University的科學家聯合Asahi Kasei corporation已經成功地設計了可以輻射深紫外光的激光二極管。來自Nagoya University的未來電子學綜合研究中心的Chiaki Sasaoka教授說：“我們的激光器可以在室溫下，電激發輻射出目前世界上最短波長的激光，波長約為271.8nm”。之前的有關紫外激光二極管的研究中，一些激光二極管也只是實現了輻射略低於336nm的紫外光，Sasaoka解釋說。
輻射短波長紫外光（發射波長在200-280nm波段，該波段也被稱為C類紫外光）的激光二極管可以用於醫療上的消毒、如銀屑病等皮膚病的治療以及氣體和DNA的分析。Nagoya University的科學家克服了以往科研人員研究這類半導體器件所遇到的問題，成功地設計了深紫外激光二極管。
該課題組使用高質量的氮化鋁作為基底構建激光二極管的激發層，這是該設計的關鍵，因為低質量的氮化鋁存在很多缺陷，這些缺陷嚴重影響激光二極管激發層的電能向光能的轉化效率。
在激光二極管中，N型層與P型層被量子阱分隔開。當電流通過激光二極管，P型層中帶正電的空穴與N型層中帶負電的電子流到中間進行組結合，釋放能量輻射出光子。研究人員精心設計量子阱使其可以輻射深紫外光。P型層和N型層使用的是氮化鋁鎵材料，在P型層和N型層的各一側的覆蓋層同樣使用了氮化鋁鎵材料。N型層一側的覆蓋層摻雜了鋁雜質，這一過程稱為摻雜，摻雜是一種改變材料性能的技術。P型層一側的覆蓋層採用分佈式極化摻雜，該摻雜層不含有任何雜質。P型層一側的覆蓋層底側含有最高濃度的鋁雜質，鋁雜質的含量由下而上逐漸減小。研究人員認為這個鋁含量的梯度變化可以增加帶正電的空穴的流動速度。最頂層又覆蓋了摻雜鎂的P型氮化鋁鎵層。
研究人員發現P型層一側的極化摻雜覆蓋層可以導致很小的電壓就可以輻射出很短的波長，這是目前公開報道的最短髮射波長。該課題組目前正在聯合Asahi Kasei corporation實現室溫下連續的深紫外激光，進而製作輻射C類紫外光的激光二極管。
文章[2]主要圖標
Fig.2 深紫外激光二極管的電流、電壓、發射譜的特性；內插圖顯示電流為0.5A的發射譜。
Fig.3 在0.2A(a)和0.5A(b)電流下的TE、TM偏振光的發射譜；a中的內插圖為0.5A下TE偏振光輻射譜的細節。
Fig.4 兩種不同器件（A，B）在0.3A 電流下的電流、電壓以及發射譜的特性比較；A、B器件的區別是有無六角形
Reference
- Ziyi Zhang, Maki Kushimoto, Tadayoshi Sakai, Naoharu Sugiyama, Leo J. Schowalter, Chiaki Sasaoka,Hiroshi Amano. A 271.8 nm deep-ultraviolet laser diode for room temperature operation. Applied Physics Express, 2019; 12 (12): 124003 DOI: 10.7567/1882-0786/ab50e0. ↩
- Nagoya University. "Laser diode emits deep UV light." ScienceDaily. ScienceDaily, 18 January 2020<www.sciencedaily.com>. ↩ ↩/<www.sciencedaily.com>
閱讀更多 Nextphy 的文章
