Laserdioden, die kurzwelliges ultraviolettes Licht emittieren, das als UV-C bezeichnet wird, könnten zur Desinfektion im Gesundheitswesen, zur Behandlung von Hauterkrankungen wie Psoriasis sowie zur Analyse von Gasen und DNA verwendet werden. In jüngster Zeit ist es Wissenschaftlern gelungen, eine Laserdiode zu entwickeln, die tiefes ultraviolettes Licht emittiert. Lesen Sie auch – Psoriasis: Warum eine frühzeitige Diagnose und Medikation wichtig ist
Die Tief-Ultraviolett-Laserdiode überwindet mehrere Probleme, auf die Wissenschaftler bei ihrer Arbeit zur Entwicklung dieser Halbleiterbauelemente gestoßen sind. Die Studie wurde in der Zeitschrift Applied Physics Express veröffentlicht. Lesen Sie auch – Ekzeme und Psoriasis: Wie man den Unterschied zwischen diesen beiden Hautzuständen erkennt
Professor Chiaki Sasaoka vom Zentrum für integrierte Forschung der Zukunftselektronik der Universität Nagoya erklärt: „Unsere Laserdiode emittiert mit 271,8 Nanometern (nm) die weltweit kürzeste Laserwellenlänge unter Puls [electric] Strominjektion bei Raumtemperatur. “ Lesen Sie auch – Psoriasis ist eine schwächende Erkrankung: Versuchen Sie Ayurveda, um mit Symptomen umzugehen
Bisherige Bemühungen zur Entwicklung von Ultraviolett-Laserdioden konnten nur Emissionen bis zu 336 nm erreichen, erklärt Sasaoka.
Laserdioden, die kurzwelliges ultraviolettes Licht emittieren, das als UV-C bezeichnet wird und sich im Wellenlängenbereich von 200 bis 280 nm befindet, könnten zur Desinfektion im Gesundheitswesen, zur Behandlung von Hauterkrankungen wie Psoriasis sowie zur Analyse von Gasen und DNA verwendet werden .
Das Team verwendete ein hochwertiges Aluminiumnitrid (AlN) -Substrat als Basis für den Aufbau der Schichten der Laserdiode. Dies sei notwendig, da AlN von geringerer Qualität eine große Anzahl von Defekten enthält, die sich letztendlich auf die Effizienz der aktiven Schicht einer Laserdiode bei der Umwandlung von Elektrizität in Lichtenergie auswirken.
In Laserdioden sind eine Schicht vom “p-Typ” und “n-Typ” durch eine “Quantentopf” getrennt. Wenn ein elektrischer Strom durch eine Laserdiode geleitet wird, fließen positiv geladene Löcher in der p-Typ-Schicht und negativ geladene Elektronen in der n-Typ-Schicht in Richtung des Zentrums, um sich zu verbinden, wobei Energie in Form von Lichtteilchen freigesetzt wird, die Photonen genannt werden.
Die Forscher haben das Quant so gut entworfen, dass es tiefes UV-Licht emittiert. Die Schichten vom p- und n-Typ wurden aus Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) hergestellt. Mantelschichten, ebenfalls aus AlGaN, wurden auf beiden Seiten der Schichten vom p- und n-Typ angeordnet.
Der Mantel unter der Schicht vom n-Typ enthielt Siliziumverunreinigungen, ein Prozess, der als Dotierung bezeichnet wird. Dotierung wird als Technik verwendet, um die Eigenschaften eines Materials zu modifizieren. Der Mantel über der p-Typ-Schicht wurde einer verteilten Polarisationsdotierung unterzogen, die die Schicht dotiert, ohne Verunreinigungen hinzuzufügen. Der Aluminiumgehalt in der p-seitigen Verkleidung wurde so ausgelegt, dass er unten am höchsten war und nach oben hin abnahm. Die Forscher glauben, dass dieser Aluminiumgradient den Fluss positiv geladener Löcher verbessert. Schließlich wurde eine obere Kontaktschicht hinzugefügt, die aus mit Magnesium dotiertem AlGaN vom p-Typ hergestellt war.
Die Forscher fanden heraus, dass die Polarisationsdotierung der p-seitigen Mantelschicht bedeutete, dass ein gepulster elektrischer Strom mit einer „bemerkenswert niedrigen Betriebsspannung“ von 13,8 V für die Emission der „kürzesten Wellenlänge, die bisher gemeldet wurde“ benötigt wurde.
Das Team führt derzeit gemeinsam mit der Asahi Kasei Corporation fortschrittliche Forschungsarbeiten durch, um ein kontinuierliches Tief-UV-Lasern bei Raumtemperatur für die Entwicklung von UV-C-Halbleiterlaserprodukten zu erreichen.
Veröffentlicht: 19. Januar 2020, 10:27 Uhr
