由2014年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、日本名古屋大學(xué)材料與系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展研究所的天野弘領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組，與旭化成株式會(huì)社合作，成功地對(duì)深紫外激光二極管(波長(zhǎng)低至UV-C區(qū))進(jìn)行了世界上第一個(gè)室溫連續(xù)波激光發(fā)射。研究結(jié)果近日發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》上，代表這項(xiàng)技術(shù)朝著廣泛應(yīng)用邁出了一步。

從2017年開始，天野弘研究小組與提供2英寸氮化鋁基板的旭化成公司合作，開始開發(fā)深紫外激光二極管。起初，向該裝置注入足夠的電流太困難，阻礙了紫外可見(UV-C)激光二極管的進(jìn)一步發(fā)展。

2019年，天野弘的研究小組使用偏振誘導(dǎo)摻雜技術(shù)解決了上述問題，首次制造了一種短波長(zhǎng)的UV-C半導(dǎo)體激光器，它可以在短脈沖電流下工作。這些電流脈沖所需的輸入功率為5.2W，這對(duì)于連續(xù)波激光來說太高了，因?yàn)楣β蕰?huì)導(dǎo)致二極管迅速升溫并使激光停止。

研究人員此次重塑了設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)，將激光器在室溫下運(yùn)行所需的驅(qū)動(dòng)功率降低至僅1.1W。研究人員發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)晶體應(yīng)變會(huì)阻礙有效電流路徑。通過巧妙地剪裁激光條紋的側(cè)壁，他們克服了缺陷，實(shí)現(xiàn)了流向激光二極管有源區(qū)的高效電流，并降低了工作功率。

這項(xiàng)研究是半導(dǎo)體激光器在所有波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展的一個(gè)里程碑。未來，UV-C激光二極管可應(yīng)用于醫(yī)療保健、病毒檢測(cè)、顆粒物測(cè)量、氣體分析和高清晰度激光處理，尤其有利于需要消毒手術(shù)室和自來水的外科醫(yī)生和護(hù)士們。