科學家們(men) 已經成功地進行了世界上第一次深紫外激光二極管（波長低至紫外-C區域）的室溫連續波放電。這些結果代表著向廣泛使用這項技術邁出了一步，該技術具有廣泛的應用潛力，包括消毒和醫療。

這項研究成果今天（11月24日）發表在期刊《應用物理學通訊》上，由2014年諾貝爾獎得主天野浩領導的研究小組與(yu) 旭化成公司合作，在日本中部的名古屋大學材料與(yu) 係統可持續發展研究所（IMaSS）進行。

自20世紀60年代推出以來，經過幾十年的研究和開發，激光二極管（LD）終於(yu) 成功實現了商業(ye) 化，用於(yu) 波長從(cong) 紅外到藍紫色的一些應用。這種技術的例子包括使用紅外LD的光通信設備和使用藍紫色LD的藍光光盤。然而，盡管世界各地的研究小組都在努力，但沒有人能夠開發出深紫外LD。2007年以後，隨著製造氮化鋁（AlN）基板的技術的出現，才出現了一個(ge) 關(guan) 鍵的突破，這是一種用於(yu) 生長紫外發光器件的氮化鋁（AlGaN）薄膜的理想材料。

科學家們(men) 在世界範圍內(nei) 首次展示了深紫外激光二極管在室溫下的連續波放電。資料來源：Issey Takahashi

從(cong) 2017年開始，天野教授的研究小組與(yu) 提供2英寸AlN基板的旭化成公司合作，開始開發深紫外LD。起初，向設備中充分注入電流過於(yu) 困難，阻礙了紫外-C激光二極管的進一步發展。但在2019年，該研究小組利用極化誘導的摻雜技術成功地解決(jue) 了這個(ge) 問題。他們(men) 首次生產(chan) 出了一種短波長的紫外線-可見光（UV-C）LD，該器件以短脈衝(chong) 電流運行。然而，這些電流脈衝(chong) 所需的輸入功率為(wei) 5.2瓦。這對於(yu) 連續波發光來說太高了，因為(wei) 功率會(hui) 導致二極管迅速升溫並停止發光。

但是現在，來自名古屋大學和旭化成的研究人員已經重塑了設備本身的結構，減少了激光器所需的驅動功率，使其在室溫下的工作功率僅(jin) 為(wei) 1.1W。早期的設備被發現需要很高的工作功率，因為(wei) 由於(yu) 激光條紋處出現的晶體(ti) 缺陷而無法形成有效的電流路徑。但在這項研究中，研究人員發現，強烈的晶體(ti) 應變產(chan) 生了這些缺陷。通過巧妙地裁剪激光條紋的側(ce) 壁，他們(men) 抑製了這些缺陷，實現了有效的電流流向激光二極管的活性區域，並降低了工作功率。

名古屋大學的產(chan) 學合作平台，即未來電子學綜合研究中心、變革性電子設施（C-TEFs），使新的紫外激光技術的開發成為(wei) 可能。在C-TEFs下，來自旭化成等合作夥(huo) 伴的研究人員可以共享名古屋大學校園內(nei) 最先進的設施，為(wei) 他們(men) 提供建造可重複的高質量設備所需的人員和工具。研究小組的代表Zhang Ziyi在參與(yu) 項目創建時，正在旭化成公司讀二年級。"我想做一些新的事情，"他在接受采訪時說。"當時大家都認為(wei) 深紫外激光二極管是不可能的，但天野教授告訴我，'我們(men) 已經做到了藍色激光，現在是紫外線的時候了'。"

這項研究是所有波長範圍的半導體(ti) 激光器的實際應用和發展的一個(ge) 裏程碑。未來，紫外-C激光器可應用於(yu) 醫療保健、病毒檢測、顆粒物測量、氣體(ti) 分析和高清激光處理。"它在消毒技術方麵的應用可能是開創性的，"Zhang說。"與(yu) 目前的LED消毒方法不同，它的時間效率很低，激光可以在短時間內(nei) 進行大麵積的消毒，而且距離很遠"。這項技術可能特別有利於(yu) 需要消毒手術室和自來水的外科醫生和護士。

成功的結果已在《應用物理學通訊》雜誌的兩(liang) 篇論文中報告。