Японцы разработали ультрафиолетовые лазерные диоды, работающие при комнатной температуре

Разработка повысит эффективность и дальность действия ультрафиолетовых систем дезинфекции.

Японские физики впервые создали диоды на базе алюминия, галлия и азота, способные при комнатной температуре постоянно вырабатывать лазерное ультрафиолетовое излучение в глубокой части спектра. Они повысят эффективность и дальность действия ультрафиолетовых систем дезинфекции. Работа опубликована в журнале Applied Physics Letters. Об этом сообщила в четверг пресс-служба университета Нагойи.

«У этой технологии масса прорывных применений. В отличие от уже существующих светодиодных систем стерилизации, требующих много времени на уничтожение микробов, их лазерные аналоги будут очень быстро очищать от бактерий и вирусов даже самые крупные объекты, расположенные на большом расстоянии от источника ультрафиолетового излучения», — заявила доцент университета Нагойи (Япония) Чжан Цзыи, чьи слова приводит пресс-служба вуза в распространенном сообщении.

Первые полноценные светодиоды были созданы учеными более полувека назад. Они представляют собой особые полупроводниковые устройства, в которых свет вырабатывается в результате взаимодействий между электронами и так называемыми дырками — положительно заряженными областями. Схожим устройством обладают лазерные диоды — полупроводниковые приборы, излучающие когерентный поток фотонов.

За последние десятилетия инженеры и физики создали большое число типов лазерных диодов, которые способны излучать упорядоченный поток частиц света в видимой части спектра, а также в инфракрасном диапазоне электромагнитных волн. Они широко применяются в системах связи, лазерных указках и прочих гаджетах.

Стабильный источник глубокого УФ-излучения

Как отмечают Чжан Цзыи и ее коллеги, ученые давно пытаются создать лазерные диоды, способные вырабатывать различные формы упорядоченного ультрафиолетового излучения. Их создание значительно упростило бы разработку многих технологических систем и медицинских приборов, однако до недавнего времени этому мешало то, что подобные лазерные диоды не работали при комнатной температуре или могли излучать лишь короткие импульсы ультрафиолета.

Японские физики решили эту проблему при помощи нового подхода, позволяющего выращивать сверхтонкие пленки на базе алюминия, галлия и азота. Эти наноструктуры способны поглощать электрическую энергию и использовать ее для излучения упорядоченного потока частиц света, относящихся к глубокой части ультрафиолета.

Первые версии подобных диодов, как отмечают Чжан Цзыи и ее коллеги, обладали очень высоким уровнем энергопотребления, из-за чего они быстро перегревались и не могли постоянно излучать ультрафиолетовое лазерное излучение. Ученым удалось решить эту проблему при помощи радикальной перестройки структуры излучателя, в результате чего его энергопотребление снизилось примерно в пять раз.

Снижение энергопотребления и улучшение других свойств лазерного диода, по словам исследователей, впервые позволило такому устройству работать при комнатной температуре и постоянно испускать пучки когерентного ультрафиолетового излучения в глубокой части УФ-спектра. Это открывает широкие перспективы по их применению в большом числе отраслей науки, промышленности и медицины, подытожили физики.