Realizzazzjoni Ta 'Output Ottiku Għoli Ta' Lejżers Semikondutturi Ultravjola Vertikali! Applikazzjonijiet Prattiċi promettenti fl-Oqsma tal-Mediċina U l-Ipproċessar tal-Lejżer

Riċentement, tim ta 'studju ta' riċerka Ġappuniż iffabbrika apparat tal-lejżer semikonduttur vertikali li jarmi l-ultravjola fil-fond ibbażat fuq AlGaN, li huwa mistenni li jiġi applikat fl-oqsma tal-ipproċessar tal-lejżer, il-bijoteknoloġija u l-mediċina.
Kif nafu lkoll, id-dawl ultravjola (UV) huwa mewġ elettromanjetiku b'medda ta 'wavelength ta' 100 sa 380 nm. Dawn il-wavelengths jistgħu jinqasmu fi tliet reġjuni: UV-A (315-380 nm), UV-B (280-315 nm), u UV-C (100-280 nm). ), l-aħħar żewġ reġjuni li fihom dawl ultravjola profond.
Sorsi tad-dawl tal-lejżer li jarmu fir-reġjun tal-UV, bħal lejżers tal-gass u lejżers ta 'stat solidu bbażati fuq armoniċi ta' lejżers tal-ittriju-aluminju-granata, jistgħu jintużaw f'firxa wiesgħa ta 'applikazzjonijiet, inklużi bijoteknoloġija, trattamenti dermatoloġiċi, proċessi ta' tqaddid UV u laser. ipproċessar. Madankollu, lejżers bħal dawn isofru minn daqs kbir, konsum għoli ta 'enerġija, firxa limitata ta' wavelength u effiċjenza baxxa.

F'dawn l-aħħar snin, l-iżvilupp ta 'lejżers semikondutturi ta' prestazzjoni għolja li jiġġeneraw dawl billi jinjettaw kurrent ġie promoss b'mod parallel mal-iżvilupp kontinwu tat-teknoloġija tal-manifattura. Dawn jinkludu apparati li jarmu d-dawl ultravjola bbażati fuq il-materjal semikonduttur tan-nitrur tal-gallju tal-aluminju AlGaN. Madankollu, il-qawwa massima tal-ħruġ ottiku tagħhom fir-reġjun UV fil-fond hija biss madwar 150 mW, li hija ferm taħt il-qawwa meħtieġa għal applikazzjonijiet mediċi u industrijali. Iż-żieda tal-kurrent tal-injezzjoni tal-apparat hija kritika biex tiżdied il-qawwa tal-ħruġ. Dan jeħtieġ żieda fid-daqs tal-apparat u jeħtieġ ukoll li jiżgura li l-kurrent jiċċirkola b'mod uniformi fl-apparat.
Fil-kuntest ta 'din ir-riċerka, tim ta' riċerka Ġappuniż immexxi mill-Prof. Motome Iwaya tad-Dipartiment tax-Xjenza u l-Inġinerija tal-Materjali fl-Università ta 'Meijo żviluppa b'suċċess diodes laser semikondutturi UV-B vertikali ta' prestazzjoni għolja tat-tip AlGaN. L-istudju ġie ppubblikat fil-ġurnal Applied Physics Letters.
Il-Prof. Motome Iwaya ddikjara li lasers ultravjola profond ibbażati fuq AlGaN eżistenti jutilizzaw materjali iżolanti bħal żaffir u AlN biex jiksbu kristalli ta 'kwalità għolja. Iżda minħabba li l-kurrent jiċċirkola lateralment f'dawn l-apparati, biex itejbu l-output tad-dawl tagħhom, ix-xjentisti esploraw apparati vertikali, li fihom l-elettrodi p u n jiffaċċjaw lil xulxin f'junction pn. Iżda għal dawn l-aħħar ftit snin, intużaw konfigurazzjonijiet vertikali biex jiġu realizzati apparati semikondutturi ta 'qawwa għolja. Iżda għal lejżers semikondutturi, l-iżvilupp ta 'konfigurazzjonijiet bħal dawn kien staġnat u għadu ma ġiex realizzat għal apparati li jarmu d-dawl ultravjola fil-fond ibbażati fuq nitrur tal-aluminju. Għal dan il-għan, ir-riċerkaturi l-ewwel iffabbrikaw nitrur tal-aluminju ta 'kwalità għolja fuq sottostrat taż-żaffir. Nanopillars perjodiċi tan-nitrur tal-aluminju mbagħad ġew iffurmati u ddepożitati bi strutturi tal-laser ibbażati fuq in-nitrur tal-aluminju.
It-tim uża teknika innovattiva tal-istrippjar tal-lejżer ibbażata fuq lejżers ta 'stat solidu pulsati biex tqaxxar l-istrutturi tal-apparat mis-sottostrat. Żviluppaw ukoll proċess ta 'semikondutturi biex jiffabbrikaw l-elettrodi, strutturi li jillimitaw il-kurrent, u saffi iżolanti meħtieġa għall-oxxillazzjonijiet tal-lejżer, u metodu ta' qsim li juża xfafar biex jiffurmaw reżonaturi ottiċi eċċellenti. Id-dijodu tal-lejżer semikonduttur UV-B fond ibbażat fuq AlGaN li jirriżulta għandu proprjetajiet ġodda u uniċi. Jopera f'temperatura tal-kamra, jarmi dawl estremament qawwi f'298.1 nm, għandu kurrent ta 'limitu definit sew u polarizzazzjoni elettrika trasversali qawwija. Ir-riċerkaturi osservaw ukoll mudell ta 'kamp imbiegħed bħal spot speċifiku għal-lejżer, li jikkonferma l-oxxillazzjonijiet tal-apparat.
L-istudju juri li l-apparati vertikali jistgħu jipprovdu kurrenti għoljin għat-tħaddim ta 'apparati ta' qawwa għolja. Fil-futur, se jkollha rwol akbar fi proċessi ġodda ta 'fabbrikazzjoni kost-effettivi għal vetturi elettriċi u intelliġenza artifiċjali, fost oħrajn. U r-riċerkaturi jittamaw ukoll li lejżers UV vertikali bbażati fuq nitrur tal-aluminju jsibu applikazzjonijiet prattiċi fl-oqsma mediċi u tal-manifattura.