Científicos de la Universidad de Nagoya, en cooperación con Asahi Kasei Corporation, han logrado diseñar un diodo láser que emite luz ultravioleta profunda, según una investigación publicada en la revista Applied Physics Express.
“Nuestro diodo láser emite la longitud de onda láser más corta del mundo, a 271.8 nanómetros (nm), bajo inyección de corriente pulsada [eléctrica] a temperatura ambiente“, dice el profesor Chiaki Sasaoka del Centro de Investigación Integrada de Electrónica Futura de la Universidad de Nagoya.
Los esfuerzos anteriores en el desarrollo de diodos láser ultravioleta solo habían logrado lograr emisiones de hasta 336 nm, explica Sasaoka.
Los diodos láser que emiten luz ultravioleta de longitud de onda corta, que se llama UV-C y se encuentran en la región de longitud de onda de 200 a 280 nm, podrían usarse para la desinfección en el cuidado de la salud, para tratar afecciones de la piel como la psoriasis y para analizar gases y ADN .
El diodo láser ultravioleta profundo de la Universidad de Nagoya supera varios problemas encontrados por los científicos en su trabajo hacia el desarrollo de estos dispositivos semiconductores.
El equipo utilizó un sustrato de nitruro de aluminio (AlN) de alta calidad como base para construir las capas del diodo láser.
Esto, dicen, es necesario, ya que el AlN de baja calidad contiene una gran cantidad de defectos, que finalmente impactan la eficiencia de la capa activa de un diodo láser para convertir la energía eléctrica en luz.
En los diodos láser, una capa ‘tipo p’ y ‘tipo n’ están separadas por un ‘pozo cuántico’.
Cuando se pasa una corriente eléctrica a través de un diodo láser, los orificios cargados positivamente en la capa de tipo p y los electrones cargados negativamente en la capa de tipo n fluyen hacia el centro para combinarse, liberando energía en forma de partículas de luz llamadas fotones.
Los investigadores diseñaron bien el cuanto para que emitiera luz ultravioleta profunda.
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Las capas de revestimiento, también hechas de AlGaN, se colocaron a ambos lados de las capas de tipo p y n.
El revestimiento debajo de la capa de tipo n incluía impurezas de silicio, un proceso llamado dopaje.
El dopaje se usa como una técnica para modificar las propiedades de un material.
El revestimiento sobre la capa de tipo p se sometió a dopaje de polarización distribuida, que dopa la capa sin agregar impurezas.
El contenido de aluminio en el revestimiento del lado p se diseñó de modo que fuera más alto en la parte inferior, disminuyendo hacia la parte superior.
Los investigadores creen que este gradiente de aluminio mejora el flujo de agujeros cargados positivamente.
Finalmente se añadió una capa de contacto superior que estaba hecha de AlGaN de tipo p dopado con magnesio.
Los investigadores encontraron que el dopaje de polarización de la capa de revestimiento del lado p significaba que se necesitaba una corriente eléctrica pulsada de “voltaje de funcionamiento notablemente bajo” de 13.8V para la emisión de “la longitud de onda más corta informada hasta ahora”.
El equipo ahora está llevando a cabo una investigación conjunta avanzada con Asahi Kasei Corporation para lograr un láser de UV a temperatura ambiente continuo para el desarrollo de productos láser semiconductores UV-C.
Fuente: Noticias de la Ciencia
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