Ett team ledd av en professor vid University of California, Riverside Bourns College of Engineering har gjort en upptäckt inom halvledar nanotrådlaserteknologi som potentiellt kan göra allt från att döda virus till att öka lagringskapaciteten för DVD-skivor.
Ultravioletta halvledardiodlasrar används ofta i databehandling, informationslagring och biologi. Deras applikationer har varit begränsade, dock, efter storlek, kostnad och kraft. Den nuvarande generationen av ultravioletta lasrar är baserad på ett material som kallas galliumnitrid, men Jianlin Liu, professor i elektroteknik, och hans kollegor har gjort ett genombrott inom zinkoxidnanowire vågledarlasrar, som kan erbjuda mindre storlekar, lägre kostnader, högre styrkor och kortare våglängder.
Tills nu, zinkoxid nanotrådar kunde inte användas i verkliga ljusemissionsapplikationer på grund av bristen på p-typ, eller positiv typ, material som behövs av alla halvledare. Liu löste det problemet genom att dopa nanotrådarna av zinkoxid med antimon, ett metalloid element, för att skapa materialet av p-typ.
P-typ zinkoxid nanotrådar var anslutna med n-typ, eller negativ typ, zinkoxidmaterial för att bilda en anordning som kallas p-n-övergångsdiod. Drivs av ett batteri, starkt riktat laserljus avges endast från ändarna av nanotrådarna.
"Människor i zinkoxidforskningsgemenskapen över hela världen har försökt hårt för att uppnå detta under det senaste decenniet, " Sa Liu. "Denna upptäckt kommer sannolikt att stimulera hela fältet att driva tekniken ytterligare."
Lius resultat har publicerats i julinumret av Naturens nanoteknik . Medförfattare är:Sheng Chu, Guoping Wang, Jieying Kong, Lin Li och Jingjian Ren, alla doktorander vid UC Riverside; Weihang Zhou, en student vid Fudan University i Kina; Leonid Chernyak, en professor i fysik vid University of Central Florida; Yuqing Lin, en doktorand vid University of Central Florida; och Jianze Zhao, en gäststudent från Dalian University of Technology i Kina.
Upptäckten kan ha många effekter.
För informationslagring, zinkoxid nanotrådslasrarna kan användas för att läsa och bearbeta mycket tätare data på lagringsmedia som DVD-skivor eftersom ultraviolett ljus har kortare våglängd än andra ljus, som rött. Till exempel, en DVD som skulle lagra två timmars musik kunde lagra fyra eller sex timmar med den nya typen av laser.
För biologi och medicinsk terapi, den ultralåga laserljusstrålen från en nanotrådlaser kan tränga igenom en levande cell, eller excitera eller ändra dess funktion från en dålig cell till en bra cell. Ljuset kan också användas för att rena dricksvatten.
För fotonik, det ultravioletta ljuset kan ge supersnabb databearbetning och överföring. Pålitliga små ultravioletta halvledardiodlasrar kan hjälpa till att utveckla ultraviolett trådlös kommunikationsteknik, vilket är potentiellt bättre än toppmodern infraröd kommunikationsteknik som används i olika elektroniska informationssystem.
Medan Liu och studenterna i hans laboratorium har visat p-typ dopning av zinkoxid och elektriskt driven nanotrådsvågledare som laser i det ultravioletta området, han sa att mer arbete fortfarande måste göras med stabiliteten och tillförlitligheten hos materialet av p-typ.
