วัสดุที่ใช้แกลเลียมไนไตรด์ (GaN)-- เรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม ซึ่งมีช่วงสเปกตรัมครอบคลุมความยาวคลื่นทั้งหมดของอินฟราเรดใกล้ อินฟราเรดที่มองเห็นได้ และอัลตราไวโอเลต และมีการใช้งานที่สำคัญในด้านออปโตอิเล็กทรอนิกส์ ที่ใช้ GaN เลเซอร์อัลตราไวโอเลตมีความยาวคลื่นสั้น พลังงานโฟตอนสูง การกระเจิงที่รุนแรง และคุณลักษณะอื่นๆ มีแนวโน้มการใช้งานที่สำคัญในด้านการพิมพ์หินอัลตราไวโอเลต การบ่มอัลตราไวโอเลต การตรวจหาไวรัส และการสื่อสารอัลตราไวโอเลต อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเลเซอร์ UV ที่ใช้ GaN ได้รับการจัดทำขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีวัสดุ epitaxis ที่ต่างกันซึ่งไม่ตรงกันขนาดใหญ่ ข้อบกพร่องของวัสดุจึงมีมากมาย การเติมสารเป็นเรื่องยาก ประสิทธิภาพการเรืองแสงของหลุมควอนตัมต่ำ และการสูญเสียอุปกรณ์มีขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นเซมิคอนดักเตอร์ระดับสากล เลเซอร์ในด้านการวิจัยของความยากลำบากและได้รับความสนใจอย่างมากทั้งในและต่างประเทศ
Zhao Degang นักวิจัย และ Yang Jing รองนักวิจัยจาก Institute of Semiconductor Researchสถาบันวิทยาศาสตร์จีน(CAS) มุ่งเน้นไปที่วัสดุและอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ GaN มาเป็นเวลานาน และพัฒนาเลเซอร์ UV ที่ใช้ GaN ในปี 2559 [J. เซมิคอน เมื่อวันที่ 38, 051001 (2017)] และได้ตระหนักถึงเลเซอร์ AlGaN UV แบบฉีดด้วยไฟฟ้า (357.9 นาโนเมตร) ในปี 2022 [J. เซมิคอน 43, 1 (2022)]. เซมิคอนด์ เมื่อวันที่ 43, 1 (2022)] และในปีเดียวกันนั้น ได้มีการผลิตเลเซอร์ UV กำลังสูงที่มีกำลังเอาต์พุตต่อเนื่อง 3.8 W ที่อุณหภูมิห้อง [Opt. เทคโนโลยีเลเซอร์ 156, 108574 (2022)]. เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมงานของเรามีความก้าวหน้าที่สำคัญในเลเซอร์ UV กำลังสูงที่ใช้ GaN และพบว่าลักษณะอุณหภูมิที่ไม่ดีของเลเซอร์ UV ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการจำกัดตัวพาที่อ่อนแอในหลุมควอนตัม UV และลักษณะอุณหภูมิของพลังงานสูง เลเซอร์ UV ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญโดยการนำโครงสร้างใหม่ของอุปสรรคควอนตัม AlGaN และเทคนิคอื่นๆ และกำลังเอาต์พุตต่อเนื่องของเลเซอร์ UV ที่อุณหภูมิห้องเพิ่มขึ้นอีกเป็น 4.6 W โดยมีความยาวคลื่นกระตุ้น 386.8 นาโนเมตร รูปที่ 1 แสดงสเปกตรัมการกระตุ้นของเลเซอร์ UV กำลังสูง และรูปที่ 2 แสดงเส้นโค้งพลังงานแสง-กระแส-แรงดันไฟฟ้า (PIV) ของเลเซอร์ UV ความก้าวหน้าของเลเซอร์ UV กำลังสูงที่ใช้ GaN จะส่งเสริมการแปลอุปกรณ์และสนับสนุนการพิมพ์หิน UV ในประเทศ การพิมพ์หินอัลตราไวโอเลต (UV) เลเซอร์ UV และอุตสาหกรรมเลเซอร์ยูวีตลอดจนการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น โครงสร้างใหม่ของอุปสรรคควอนตัม การพิมพ์หินด้วยรังสียูวีในประเทศ การบ่มด้วยรังสียูวี การสื่อสารด้วยรังสียูวี และสาขาอื่นๆ ของการพัฒนาอิสระ
ผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์ใน Optics Letters ว่า "การปรับปรุงคุณลักษณะอุณหภูมิของไดโอดเลเซอร์อัลตราไวโอเลตที่ใช้ GaN โดยใช้หลุมควอนตัม InGaN/AlGaN" [Optics Letters 49 1305 (2024) https: //doi.org/10.1364/OL 5155]. ผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์ใน Optics Letters ภายใต้หัวข้อ "การปรับปรุงคุณลักษณะอุณหภูมิของไดโอดเลเซอร์อัลตราไวโอเลตที่ใช้ GaN โดยใช้หลุมควอนตัม InGaN/AlGaN" [Optics Letters 49, 1305 (2024) https://doi.org/10.1364/OL .515502］. ดร.จิง หยางเป็นผู้เขียนคนแรก และดร.เต๋อกัง จ้าวเป็นผู้เขียนบทความที่เกี่ยวข้อง งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากหลายโครงการ รวมถึงโครงการวิจัยและพัฒนาหลักแห่งชาติของจีน มูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของจีน และโครงการพิเศษวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนำร่องเชิงกลยุทธ์ของ Chinese Academy of Sciences
