Cientistas da Universidade de Nagoya, em cooperação com a Asahi Kasei Corporation, projetaram um diodo laser que emite luz ultravioleta profunda, e publicou um artigo na revista Física Aplicada Express .

"Nosso diodo laser emite o comprimento de onda laser mais curto do mundo em 271,8 nanômetros (nm), sob injeção de corrente pulsada [elétrica] em temperatura ambiente, "diz o professor Chiaki Sasaoka do Centro de Pesquisa Integrada de Eletrônica do Futuro da Universidade de Nagoya.

Esforços anteriores no desenvolvimento de diodos de laser ultravioleta só conseguiram atingir emissões de até 336 nm, Sasaoka explica.

Diodos laser que emitem luz ultravioleta de comprimento de onda curto, que é chamado de UV-C e está na região de comprimento de onda de 200 a 280 nm, pode ser usado para desinfecção na área da saúde, para o tratamento de doenças de pele, como psoríase, e para analisar gases e DNA.

O diodo de laser ultravioleta profundo da Universidade de Nagoya supera vários problemas encontrados pelos cientistas em seu trabalho para o desenvolvimento desses dispositivos semicondutores.

A equipe usou um substrato de nitreto de alumínio (AlN) de alta qualidade como base para construir as camadas do diodo laser. Esse, eles dizem, é necessário, uma vez que o AlN de qualidade inferior contém uma grande quantidade de defeitos, que acaba impactando a eficiência da camada ativa de um diodo laser na conversão de energia elétrica em luz.

Em diodos laser, uma camada 'tipo-p' e 'tipo-n' são separadas por um poço quântico. Quando uma corrente elétrica passa por um diodo laser, buracos carregados positivamente na camada tipo p e elétrons carregados negativamente na camada tipo n fluem em direção ao centro para combinar, liberando energia na forma de fótons.

Os pesquisadores projetaram bem o quantum para que emitisse luz ultravioleta profunda. As camadas do tipo p e n foram feitas de nitreto de alumínio e gálio (AlGaN). Camadas de revestimento, também feito de AlGaN, foram colocados em ambos os lados das camadas do tipo p e n. O revestimento abaixo da camada tipo n incluiu impurezas de silício, um processo chamado doping. O doping é usado como uma técnica para modificar as propriedades de um material. O revestimento acima da camada tipo p foi submetido a dopagem de polarização distribuída, que dope a camada sem adicionar impurezas. O teor de alumínio no revestimento do lado p foi projetado de forma que fosse mais alto na parte inferior, diminuindo em direção ao topo. Os pesquisadores acreditam que este gradiente de alumínio aumenta o fluxo de orifícios carregados positivamente. Uma camada de contato superior foi finalmente adicionada, feita de AlGaN tipo p dopado com magnésio.

Os pesquisadores descobriram que o doping de polarização da camada de revestimento do lado p significava que uma corrente elétrica pulsada de "voltagem de operação notavelmente baixa" de 13,8 V era necessária para a emissão do "comprimento de onda mais curto relatado até agora."

A equipe está agora conduzindo pesquisas conjuntas avançadas com a Asahi Kasei Corporation para atingir lasing UV profundo em temperatura ambiente contínua para o desenvolvimento de produtos de laser semicondutor UV-C.