远场模式的UV-C激光投射至荧光屏。
UV-C半导体激光二极管的横截面结构。
脉冲作用下，UV-C半导体激光二极管的发射特征。
据《应用物理学快报》杂志近日报道，日本名古屋大学与旭化成公司合作，成功制造了一种能够发射深紫外光的激光二极管。
名古屋大学未来电子学综合研究中心的Chiaki Sasaoka教授说：“在室温下，向我们设计的激光二极管中注入脉冲电流，它可以发射出271.8纳米波长的激光，这比此前的紫外激光二极管的发射波长缩短了近60纳米。”
能够发射短波紫外线的激光二极管被简称为UV-C，其波长范围为200~280纳米，可用于医疗消毒、皮肤病治疗，以及气体和DNA分析。
Chiaki Sasaoka教授等开发的深紫外激光二极管克服了半导体器件研制过程中的若干问题。他们以高质量氮化铝作为激光二极管层的基底。研究人员表示，此举非常必要，因为低质量的氮化铝包含大量缺陷，会影响激光二极管活性层将电能转化为光能的效率。
在激光二极管中，“p型”层和“n型”层被“量子阱”分隔开。当电流通过激光二极管时，p型层中的正电荷空穴和n型层中的负电荷电子会向中心集结，最终以光子的形式释放能量。研究人员对量子阱进行了设计，使它能发射出深紫外光。他们用氮化镓铝制备了p型层、n型层和覆层。覆层分别位于p型层和n型层两侧。研究人员以掺杂方式在n型层下方的覆层中加入了硅杂质，以分布极化掺杂的方式在p型层上方的覆层中加入了其它杂质。p型层一侧的覆层设计为底部最高，逐渐向顶部递减。研究人员认为，铝梯度可增强正电空穴的流动。最后，研究人员制造了以镁掺杂氮化镓铝为主的表面接触层。实验中，研究人员发现，脉冲电流只需满足13.8伏特的低工作电压即可使偏振掺杂的p型层发射出迄今为止最短波长的紫外线。
目前，Sasaoka教授团队正在与旭化成公司进行联合开发，以实现室温条件下连续深紫外激光的发射，进而开发出UV-C半导体激光产品。
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：alone
责编：张梦
期刊来源：《应用物理学快报》
期刊编号：1882-0778
原文链接：
http://en.nagoya-u.ac.jp/research/activities/news/2020/01/laser-diode-emits-deep-uv-light.html
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