可於室溫環境下實現脈衝振盪的深紫外光雷射二極體

 

刊登日期:2019/12/25
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日本名古屋大學與旭化成公司的研究團隊開發了一項深紫外光雷射二極體(Laser Diode;LD),並成功地在室溫環境下實現了脈衝振盪(Pulsed Oscillation)。振盪波長為271.8 nm,是世界最短的深紫外光雷射二極體波長。此項研發融合了旭化成所開發的結晶缺陷極少之氮化鋁(Aluminum Nitride)基板,以及名古屋大學最先進的氮化物半導體製造、評估技術。最快3年後將可實現室溫連續振盪,旭化成也計畫展開進一步的深紫外線光源事業佈局。

深紫外光(UV–C)波長帶光源被活用於氣體分析感測、微細加工、半導體製造、醫療保健等用途,透過雷射二極體化將可望藉此達到現行光源的小型化、低消耗電力化,促進更進一步的用途擴大。

雷射二極體具有高度指向性、微小光斑尺寸、單色性、高光密度等特點,新開發的深紫外光雷射二極體則是以50奈秒(ns)的脈衝電流進行室溫振盪,閾值(Threshold Value)電流為400 mA(電壓13.8V),在單結晶氮化鋁基板之中形成將光圍阻起來的發光層構造。

過去由於光圍阻層所使用的材料中,會出現高電阻、構成結晶缺陷等問題,電阻高會影響電流的注入,結晶缺陷多則會造成光的散亂或損失,各項原因都會促使雷射振盪難以達成。名古屋大學在今年展開了可將氮化物進行特殊處理之超微米處理(Submicron Process)設備試作產線「C–TEFs」,此次則是透過使用結晶缺陷為103個/平方公分(相當於藍寶石基板的10萬分之1)的氮化鋁基板,實現了低缺陷的雷射二極體構造,並且是一項採用了導入降低電阻特殊p型之光圍阻層的深紫外光雷射二極體。

今後針對早期事業化,研究團隊將透過雷射二極體構造的最佳化等措施,期望能大幅降低閾值電流,或是開發散熱對策,進而實現室溫連續振盪。此外,若能進一步達到高能量化,除了金屬以外,也將可望應用於碳材料或纖維素奈米纖維(CNF)等的超微細加工用途方面。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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