Nagoya University forskare, i samarbete med Asahi Kasei Corporation, har designat en laserdiod som avger djupt ultraviolett ljus, och har publicerat ett papper i tidningen Tillämpad fysik Express .

"Vår laserdiod avger världens kortaste laservåglängd vid 271,8 nanometer (nm), under pulserad [elektrisk] ströminjektion vid rumstemperatur, "säger professor Chiaki Sasaoka från Nagoya University Center for Integrated Research of Future Electronics.

Tidigare insatser för utveckling av ultravioletta laserdioder hade bara lyckats uppnå utsläpp ner till 336 nm, Sasaoka förklarar.

Laserdioder som avger ultraviolett ljus med kort våglängd, som kallas UV-C och ligger i våglängdsområdet 200 till 280 nm, kan användas för desinfektion inom vården, för behandling av hudsjukdomar som psoriasis, och för analys av gaser och DNA.

Nagoya-universitetets djupt ultravioletta laserdiod övervinner flera problem som forskare stöter på i deras arbete mot utvecklingen av dessa halvledande enheter.

Teamet använde ett högkvalitativt aluminiumnitrid (AlN) -substrat som bas för att bygga upp laserdiodens lager. Detta, de säger, är nödvändigt, eftersom AlN av lägre kvalitet innehåller en stor mängd defekter, som i slutändan påverkar effektiviteten hos en laserdiodens aktiva lager vid omvandling av elektrisk till ljusenergi.

I laserdioder, ett "p-typ" och "n-typ" -skikt separeras med en kvantbrunn. När en elektrisk ström passerar genom en laserdiod, positivt laddade hål i p-typskiktet och negativt laddade elektroner i n-typskiktet flödar mot mitten för att kombinera, frigör energi i form av fotoner.

Forskarna utformade kvanten väl så att den skulle avge djupt UV -ljus. Skikten av p- och n-typ gjordes av aluminiumgalliumnitrid (AlGaN). Beklädnadsskikt, även tillverkad av AlGaN, placerades på vardera sidan av p- och n-typskikten. Beklädnaden nedanför n-typskiktet inkluderade kiselföroreningar, en process som kallas dopning. Dopning används som en teknik för att ändra ett material egenskaper. Klädseln ovanför p-typskiktet genomgick distribuerad polarisationsdopning, som doppar skiktet utan att lägga till föroreningar. Aluminiumhalten i p-sidobeklädnaden var utformad så att den var högst i botten, minskar mot toppen. Forskarna tror att denna aluminiumgradient förbättrar flödet av positivt laddade hål. Ett toppkontaktskikt tillsattes slutligen som var tillverkat av p-typ AlGaN dopat med magnesium.

Forskarna fann att polarisationsdopningen av p-sidans beklädnadsskikt innebar att en pulsad elektrisk ström med "anmärkningsvärt låg driftsspänning" på 13,8V behövdes för utsläpp av "den kortaste våglängd som rapporterats hittills."

Teamet bedriver nu avancerad gemensam forskning med Asahi Kasei Corporation för att uppnå kontinuerlig rumstemperatur djup-UV-laser för utveckling av UV-C halvledarlaserprodukter.