医学和激光领域有望实现垂直紫外线半导体激光器的高光输出！

最近，日本研究团队制造了一种基于AlGan的垂直深紫外发光半导体激光设备，预计将应用于激光加工、生物技术和医学领域。

紫外线是众所周知的（UV）波长范围为100至380nm的电磁波。这些波长可分为三个区域：UV－A（315－380nm）、UV－B（280－315nm)和UV－C（100－280nm)，后两个区域包括深紫外线。

紫外线区域发射的激光光源，如气体激光器和基于钇铝石榴石激光器谐波的固体激光器，可广泛应用于生物技术、皮肤病治疗、紫外线固化技术和激光加工。然而，这种激光器存在体积大、功耗高、波长范围有限、效率低等缺陷。

近年来，随着制造技术的不断进步，通过注入电流产生光的高性能半导体激光器得到了推广。其中包括基于半导体材料氮化铝镓AlGan的紫外发光装置。然而，它们在深紫外区域的最大光输出功率仅为150mW，远低于医疗和工业领域所需的功率。增加装置的注入电流对提高输出功率尤为重要。这需要增加装置的尺寸，并确保装置中的电流均匀流动。

在此研究背景下，由名城大学材料科学与工程系岩屋元明教授领导的日本研究小组成功开发出高性能垂直AlGan紫外线－B半导体激光二极管。本研究发表在《应用物理快报》杂志上。

岩屋元明教授曾表示，现有的基于AlGan的深紫外线激光器使用蓝宝石和AlN等绝缘材料来获得高质量的晶体。然而，由于这些设备上的电流水平流动，科学家们探索了一个垂直设备，以提高其光输出p－n结中，p－电极和n－电极零距离。然而，在过去的几年里，垂直设备一直被用来实现大功率半导体设备。然而，在半导体激光器层面，该设备的发展一直停止，基于氮化铝的深紫外照明设备尚未实现。因此，研究人员首先在蓝宝石衬底上制造高质量的氮化铝。然后形成周期性氮化铝纳米柱，沉积基于氮化铝的激光结构。

研究小组利用基于脉冲固体激光器的创新激光剥离技术，从基础上剥离设备结构。他们还开发了一种半导体工艺来制造激光振荡所需的电极、限流结构和绝缘层，并开发了一种利用刀片破裂形成优良光学谐振器的方法。它是基于AlGan深紫外线的－B半导体激光二极管具有新颖独特的特点。可在室温下工作，2988年室温下工作，．1nm波长发出极其锋利的光，阈值电流清晰，横向电偏振特性强。研究人员还观察到激光独特的光斑远场模式，以验证设备的冲击。

研究发现，垂直设备可以为大功率设备的运行提供高电流。未来，它将在电动汽车和人工智能新型高成本高效制造技术中发挥更大的作用。研究人员还希望基于氮化铝的垂直紫外线激光器能够在医疗和制造领域得到实际应用。