全球首次？紫外消毒应用又现新突破

近日，由2014年诺贝尔物理学奖获得者、日本名古屋大学材料与系统可持续发展研究所的天野弘领导的一个研究小组，与旭化成株式会社合作，成功地对深紫外激光二极管（波长低至UVC区）进行了世界上第一个室温连续波激光发射。研究结果已发表在《应用物理快报》上。

据行家说UV了解，自20世纪60年代引入以来，经过几十年的研究和发展，激光二极管（LDs）终于成功实现了商业化，并应用于从红外到蓝紫色的许多波长的应用，这种技术的例子包括带有红外激光二极管的光通信设备和使用蓝紫色二极管的蓝光光盘。然而，在全球科研人员的努力下，却迟迟没有人能开发出深紫外线二极管。直到2007年之后，氮化铝（AlN）衬底技术成为了一个关键的突破，它是一种用于生长紫外发光器件的氮化铝镓（AlGaN）薄膜的理想材料。

从2017年开始，天野浩教授的研究小组与提供2英寸AlN基板的日本旭化成株式会社合作，开始开发深紫外线二极管。起初，他们发现向设备中注入足够的电流太难，该团队开发UVC激光二极管的步伐一度遭到阻滞。

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但在2019年，该研究小组使用极化诱导掺杂技术成功解决了这一问题。他们第一次产生了一种短波紫外可见（UVC）二极管，它与短脉冲电流一起工作。然而，这些电流脉冲所需的输入功率为5．2W——这对于连续波激光而言功率太高了，会导致二极管迅速升温并停止出光。

由此研究人员此次重塑了设备本身的结构，将激光器在室温下运行所需的驱动功率降低至仅1.1W。研究人员发现，强晶体应变会阻碍有效电流路径。通过巧妙地剪裁激光条纹的侧壁，他们克服了缺陷，实现了流向激光二极管有源区的高效电流，并降低了工作功率。

这项研究是半导体激光器在所有波长范围内实际应用和发展的一个里程碑。未来，UVC激光二极管可应用于医疗保健、病毒检测、颗粒物测量、气体分析和高清晰度激光处理，尤其有利于需要消毒手术室和自来水的外科医生和护士们。该研究小组一代表示“与目前低效的LED杀菌方法不同，激光可以在短时间内、远距离范围对大面积区域进行消毒。”

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