Scienziati dell'Università di Nagoya, in collaborazione con Asahi Kasei Corporation, hanno progettato un diodo laser che emette luce ultravioletta profonda, e hanno pubblicato un articolo sulla rivista Fisica Applicata Express .

"Il nostro diodo laser emette la lunghezza d'onda laser più corta del mondo a 271,8 nanometri (nm), sotto iniezione di corrente pulsata [elettrica] a temperatura ambiente, " afferma il professor Chiaki Sasaoka del Center for Integrated Research of Future Electronics dell'Università di Nagoya.

Gli sforzi precedenti nello sviluppo di diodi laser ultravioletti erano riusciti solo a raggiungere emissioni fino a 336 nm, Sasaoka spiega.

Diodi laser che emettono luce ultravioletta a onde corte, che si chiama UV-C e si trova nella regione della lunghezza d'onda da 200 a 280 nm, potrebbe essere utilizzato per la disinfezione in ambito sanitario, per il trattamento di malattie della pelle come la psoriasi, e per l'analisi di gas e DNA.

Il diodo laser a ultravioletti profondi dell'Università di Nagoya risolve diversi problemi incontrati dagli scienziati nel loro lavoro per lo sviluppo di questi dispositivi semiconduttori.

Il team ha utilizzato un substrato di nitruro di alluminio (AlN) di alta qualità come base per costruire gli strati del diodo laser. Questo, dicono, è necessario, poiché AlN di qualità inferiore contiene una grande quantità di difetti, che in definitiva influiscono sull'efficienza dello strato attivo di un diodo laser nella conversione dell'energia elettrica in energia luminosa.

Nei diodi laser, uno strato 'p-type' e 'n-type' sono separati da un pozzo quantico. Quando una corrente elettrica passa attraverso un diodo laser, le lacune caricate positivamente nello strato di tipo p e gli elettroni caricati negativamente nello strato di tipo n scorrono verso il centro per combinarsi, rilasciando energia sotto forma di fotoni.

I ricercatori hanno progettato il pozzo quantico in modo che emettesse luce UV profonda. Gli strati di tipo p e n sono stati realizzati in nitruro di alluminio e gallio (AlGaN). Strati di rivestimento, anche fatto da AlGaN, sono stati posizionati su entrambi i lati degli strati di tipo p e n. Il rivestimento sotto lo strato di tipo n includeva impurità di silicio, un processo chiamato doping. Il doping viene utilizzato come tecnica per modificare le proprietà di un materiale. Il rivestimento sopra lo strato di tipo p è stato sottoposto a drogaggio di polarizzazione distribuita, che droga lo strato senza aggiungere impurità. Il contenuto di alluminio nel rivestimento del lato p è stato progettato in modo che fosse più alto nella parte inferiore, decrescente verso l'alto. I ricercatori ritengono che questo gradiente di alluminio migliori il flusso dei fori caricati positivamente. Alla fine è stato aggiunto uno strato di contatto superiore realizzato con AlGaN di tipo p drogato con magnesio.

I ricercatori hanno scoperto che il drogaggio di polarizzazione dello strato di rivestimento del lato p significava che era necessaria una corrente elettrica pulsata di "tensione operativa notevolmente bassa" di 13,8 V per l'emissione della "lunghezza d'onda più corta riportata finora".

Il team sta ora conducendo una ricerca avanzata congiunta con Asahi Kasei Corporation per ottenere un laser UV profondo a temperatura ambiente continuo per lo sviluppo di prodotti laser a semiconduttore UV-C.