ஆழமான புற ஊதா லேசர் டையோடு உலகின் முதல் அறை-வெப்பநிலை தொடர்-அலை லேசிங்கை ஆராய்ச்சியாளர்கள் வெற்றிகரமாக நடத்தினர். கடன்: 2022 Asahi Kasei Corp. மற்றும் Nagoya பல்கலைக்கழகம்

ஆழமான புற ஊதா லேசர் டையோடு (UV-C பகுதி வரையிலான அலைநீளங்கள்) உலகின் முதல் அறை-வெப்பநிலை தொடர்-அலை லேசிங்கை விஞ்ஞானிகள் வெற்றிகரமாக நடத்தியுள்ளனர். இந்த முடிவுகள், கருத்தடை மற்றும் மருத்துவம் உட்பட பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளுக்கான சாத்தியமுள்ள தொழில்நுட்பத்தின் பரவலான பயன்பாட்டை நோக்கிய ஒரு படியைக் குறிக்கின்றன. இன்று (நவம்பர் 24) இதழில் வெளியிடப்பட்டது பயன்பாட்டு இயற்பியல் கடிதங்கள்2014 ஆம் ஆண்டு நோபல் பரிசு பெற்ற ஹிரோஷி அமானோ தலைமையிலான ஆய்வுக் குழுவால் இந்த ஆய்வு நடத்தப்பட்டது.[{” attribute=””>Nagoya University’s Institute of Materials and Systems for Sustainability (IMaSS) in central Japan, in collaboration with Asahi Kasei Corporation, has 

Since they were introduced in the 1960s, and after decades of research and development, successful commercialization of laser diodes (LDs) was finally achieved for a number of applications with wavelengths ranging from infrared to blue-violet. Examples of this technology include optical communications devices with infrared LDs and blue-ray discs using blue-violet LDs. However, despite the efforts of research groups around the world, no one could develop deep ultraviolet LDs. A key breakthrough only occurred after 2007 with the emergence of technology to fabricate aluminum nitride (AlN) substrates, an ideal material for growing aluminum gallium nitride (AlGaN) film for UV light-emitting devices.

In world first, scientists demonstrate continuous-wave lasing of deep-ultraviolet laser diode at room temperature. Credit: Issey Takahashi

Starting in 2017, Professor Amano’s research group, in cooperation with Asahi Kasei, the company that provided 2-inch AlN substrates, began developing a deep-ultraviolet LD. At first, sufficient injection of current into the device was too difficult, preventing further development of UV-C laser diodes. But in 2019, the research group successfully solved this problem using a polarization-induced doping technique. For the first time, they produced a short-wavelength ultraviolet-visible (UV-C) LD that operates with short pulses of current. However, the input power required for these current pulses was 5.2 W. This was too high for continuous-wave lasing because the power would cause the diode to quickly heat up and stop lasing.

But now, researchers from Nagoya University and Asahi Kasei have reshaped the structure of the device itself, reducing the drive power needed for the laser to operate at only 1.1W at room temperature. Earlier devices were found to require high levels of operating power because of the inability of effective current paths due to crystal defects that occur at the laser stripe. But in this study, the researchers found that the strong crystal strain creates these defects. By clever tailoring of the side walls of the laser stripe, they suppressed the defects, achieving efficient current flow to the active region of the laser diode and reducing the operating power.

நகோயா பல்கலைக்கழகத்தின் தொழில்துறை-கல்வி ஒத்துழைப்பு தளம், எதிர்கால மின்னணுவியல், உருமாற்ற மின்னணு வசதிகள் (C-TEFs) இன் ஒருங்கிணைந்த ஆராய்ச்சி மையம் என்று அழைக்கப்பட்டது, இது புதிய UV லேசர் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியை சாத்தியமாக்கியது. C-TEF களின் கீழ், Asahi Kasei போன்ற கூட்டாளர்களின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் Nagoya பல்கலைக்கழக வளாகத்தில் உள்ள அதிநவீன வசதிகளுக்கான அணுகலைப் பகிர்ந்து கொள்கிறார்கள், அவர்களுக்கு மறுஉருவாக்கம் செய்யக்கூடிய உயர்தர சாதனங்களை உருவாக்கத் தேவையான நபர்கள் மற்றும் கருவிகளை வழங்குகிறார்கள். ஆராய்ச்சிக் குழுவின் பிரதிநிதியான ஜாங் சீயி, அசாஹி காசியில் தனது இரண்டாம் ஆண்டில் இருந்தபோது, ​​அவர் திட்டத்தின் ஸ்தாபகத்தில் ஈடுபட்டார். “நான் புதிதாக ஏதாவது செய்ய விரும்பினேன்,” என்று அவர் ஒரு பேட்டியில் கூறினார். “அப்போது எல்லோரும் ஆழமான புற ஊதா லேசர் டையோடு சாத்தியமற்றது என்று கருதினர், ஆனால் பேராசிரியர் அமானோ என்னிடம் கூறினார், ‘நாங்கள் அதை நீல லேசருக்கு மாற்றியுள்ளோம், இப்போது புற ஊதாக்கான நேரம் இது’.”

இந்த ஆராய்ச்சி அனைத்து அலைநீள வரம்புகளிலும் குறைக்கடத்தி லேசர்களின் நடைமுறை பயன்பாடு மற்றும் வளர்ச்சியில் ஒரு மைல்கல் ஆகும். எதிர்காலத்தில், UV-C LDகள் உடல்நலம், வைரஸ் கண்டறிதல், துகள் அளவீடு, வாயு பகுப்பாய்வு மற்றும் உயர்-வரையறை லேசர் செயலாக்கம் ஆகியவற்றிற்குப் பயன்படுத்தப்படலாம். “ஸ்டெர்லைசேஷன் தொழில்நுட்பத்திற்கான அதன் பயன்பாடு அற்புதமானதாக இருக்கலாம்” என்று ஜாங் கூறினார். “தற்போதைய எல்.ஈ.டி ஸ்டெரிலைசேஷன் முறைகளைப் போலல்லாமல், அவை நேர-திறனற்றவை, லேசர்கள் குறுகிய நேரத்திலும் நீண்ட தூரத்திலும் பெரிய பகுதிகளை கிருமி நீக்கம் செய்யலாம்”. இந்த தொழில்நுட்பம் குறிப்பாக கருத்தடை செய்யப்பட்ட அறுவை சிகிச்சை அறைகள் மற்றும் குழாய் நீர் தேவைப்படும் அறுவை சிகிச்சை நிபுணர்கள் மற்றும் செவிலியர்களுக்கு பயனளிக்கும்.

வெற்றிகரமான முடிவுகள் இதழில் இரண்டு தாள்களில் பதிவாகியுள்ளன பயன்பாட்டு இயற்பியல் கடிதங்கள்.

குறிப்புகள்:

“AlGaN-அடிப்படையிலான UV-C லேசர் டையோடின் முக்கிய வெப்பநிலை சார்ந்த பண்புகள் மற்றும் அறை-வெப்பநிலை தொடர்ச்சியான-அலை லேசிங்கின் ஆர்ப்பாட்டம்” Ziyi Zhang, Maki Kushimoto, Akira Yoshikawa, Koji Aoto, Chiaki Sasaoka, Leo J. Schowalter மற்றும் Hiroshi Amano, 24 நவம்பர் 2022, பயன்பாட்டு இயற்பியல் கடிதங்கள்.
DOI: 10.1063/5.0124480

Maki Kushimoto, Ziyi Zhang, Akira Yoshikawa, Koji Aoto, Yoshio Honda, Chiaki Sasaoka, Leo J. Schowalter, மற்றும் Hiroshi 20, 224 நவம்பர் 20, 224 ஆகியோரால் “சூடோமார்ஃபிக் முறையில் வளர்க்கப்பட்ட AlGaN UV-C லேசர் டையோட்களுக்கான இடப்பெயர்வை அடக்குவதற்கான உள்ளூர் அழுத்தக் கட்டுப்பாடு” பயன்பாட்டு இயற்பியல் கடிதங்கள்.
DOI: 10.1063/5.0124512