Pesquisadores da Chalmers University of Technology, com colaboradores da Technische Universität Berlin, demonstraram o menor comprimento de onda já relatado de um laser de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL). Isso pode abrir caminho para uso futuro em, por exemplo, desinfecção e tratamento médico. Os resultados foram publicados recentemente na revista científica ACS Photonics .

“Embora ainda haja muito trabalho a ser feito, especialmente para habilitar dispositivos acionados eletricamente, esta demonstração fornece um bloco de construção importante para a realização de VCSELs práticos cobrindo a maior parte da faixa espectral de UV, "diz Filip Hjort, Ph.D. aluna do Laboratório de Fotônica do MC2 e primeira autora do artigo.

Um laser de emissão de superfície de cavidade vertical (VCSEL) é um laser semicondutor compacto e tem sido amplamente utilizado em, por exemplo, reconhecimento facial em smartphones e para comunicação óptica em data centers. Até aqui, esses lasers só estão disponíveis comercialmente com comprimentos de onda vermelho e infravermelho, mas também outros VCSELs de emissão visível, que podem encontrar aplicações em faróis adaptativos para carros ou monitores de projeção, em breve será comercializado.

"Se a faixa de comprimento de onda pudesse ser aumentada, no ultravioleta (UV), Os VCSELs podem encontrar um uso ainda mais amplo. A luz ultravioleta pode ser usada para desinfecção, cura do material, excitação de fluorescência, e tratamento médico, e VCSEL emissor de UV poderia, por exemplo, ser usado em água compacta, sistemas de desinfecção de ar e superfície, bem como para tratamento de doenças de pele, "diz Filip Hjort.

Para perceber os comprimentos de onda de emissão de UV no ultravioleta B (280-320 nm) e ultravioleta C (200-280 nm), que é necessário para a maioria desses aplicativos, o meio laser deve ser feito de AlGaN. O grupo de pesquisa de Åsa Haglund, Professor do Laboratório de Fotônica da MC2, anteriormente, junto com seus colaboradores na Technische Universität Berlin, demonstraram um método de corrosão eletroquímica que pode ser usado para fazer a corrosão seletiva de camadas específicas de AlGaN. Em seu trabalho atual, os dois grupos de pesquisa usam esse método para criar o primeiro VCSEL com emissão de UVB com bomba óptica.

"Usando a técnica de corrosão eletroquímica para remover o substrato e criar membranas lisas de AlGaN, resolvemos um problema antigo para VCSELs UV. Os VCSELs precisam de dois espelhos com mais de 99% de refletividade e podem ser feitos usando crescimento epitaxial ou materiais dielétricos. Contudo, refletividades altas no UVB ou UVC não foram alcançadas usando o crescimento epitaxial, e os métodos de remoção de substrato típicos usados ​​para permitir a deposição do segundo espelho dielétrico em VCSELs emissores de azul não são adequados para AlGaN, "explica Hjort." Ao empregar a corrosão eletroquímica, fomos capazes de criar membranas AlGaN que pudemos colocar entre dois espelhos dielétricos altamente reflexivos. Desta maneira, formamos uma cavidade vertical que permanece sob bombeamento óptico. "

A nova demonstração é o menor comprimento de onda VCSEL já relatado e a técnica de corrosão eletroquímica também é extensível a comprimentos de onda UVC que são necessários para aplicações de esterilização para, por exemplo, combater futuras pandemias e fornecer água potável.