Framkvæmd mikillar sjónræns framleiðsla lóðréttra útfjólubláa hálfleiðara leysira! Efnileg hagnýt forrit á sviði læknisfræði og leysirvinnslu

Nýlega hefur japanskt rannsóknarteymi framleitt AlGaN-undirstaða lóðrétt djúpútfjólubláa útfjólubláa hálfleiðara leysibúnað, sem búist er við að verði notað á sviði leysivinnslu, líftækni og læknisfræði.
Eins og við vitum öll er útfjólublátt (UV) ljós rafsegulbylgja með bylgjulengdarsviði á bilinu 100 til 380 nm. Þessum bylgjulengdum má skipta í þrjú svæði: UV-A (315-380 nm), UV-B (280-315 nm) og UV-C (100-280 nm). ), síðarnefndu tvö svæðin sem innihalda djúpt útfjólublát ljós.
Laser ljósgjafar sem gefa frá sér á UV svæðinu, eins og gas leysir og solid state leysir byggðir á harmonikum yttríum-ál-granat leysis, er hægt að nota í margs konar notkun, þ. vinnslu. Hins vegar þjást slíkir leysir af stórri stærð, mikilli orkunotkun, takmörkuðu bylgjulengdarsviði og lítilli skilvirkni.

Undanfarin ár hefur þróun hágæða hálfleiðara leysigeisla sem mynda ljós með inndælingu straums verið kynnt samhliða stöðugri þróun framleiðslutækni. Má þar nefna útfjólubláa ljósgjafa sem byggja á hálfleiðara efninu áli gallíumnítríði AlGaN. Hins vegar er hámarks sjónúttaksafl þeirra á djúpu UV svæðinu aðeins um 150 mW, sem er langt undir því afli sem þarf til lækninga og iðnaðar. Það er mikilvægt að auka innspýtingarstraum tækisins til að auka afköst. Þetta krefst aukningar á stærð tækisins og þarf einnig að tryggja að straumurinn flæði jafnt í tækinu.
Í tengslum við þessar rannsóknir hefur japanskt rannsóknarteymi undir forystu Prof. Motome Iwaya frá efnisvísindum og verkfræðideild Meijo háskólans þróað afkastamikil lóðrétt AlGaN-gerð UV-B hálfleiðara leysidíóða með góðum árangri. Rannsóknin var birt í tímaritinu Applied Physics Letters.
Prófessor Motome Iwaya hefur lýst því yfir að núverandi AlGaN-undirstaða djúp-útfjólubláir leysir noti einangrunarefni eins og safír og AlN til að fá hágæða kristalla. En vegna þess að straumur flæðir til hliðar í þessum tækjum, til að bæta ljósafköst þeirra, könnuðu vísindamenn lóðrétt tæki, þar sem p- og n-rafskautin snúa hvort að öðru í pn-mótum. En undanfarin ár hafa lóðréttar stillingar verið notaðar til að gera sér grein fyrir aflmiklum hálfleiðurum. En fyrir hálfleiðara leysigeisla hefur þróun slíkra stillinga verið stöðnuð og hefur ekki enn orðið að veruleika fyrir djúpútfjólubláa ljósgjafa sem byggjast á álinítríði. Í þessu skyni framleiddu vísindamennirnir fyrst hágæða álnítríð á safír undirlagi. Reglubundnar álnítríð nanóstólpar voru síðan myndaðir og settir út með leysibyggingum sem byggja á áli.
Teymið notaði nýstárlega leysirafþreyingartækni sem byggist á púlsuðum leysigeislum til að fjarlægja búnaðinn af undirlaginu. Þeir þróuðu einnig hálfleiðaraferli til að búa til rafskaut, straumtakmarkandi mannvirki og einangrunarlög sem þarf fyrir leysisveiflur, og klofningsaðferð sem notar blöð til að mynda framúrskarandi sjónræna resonators. AlGaN-undirstaða djúp UV-B hálfleiðara leysidíóða sem myndast hefur nýja og einstaka eiginleika. Hann starfar við stofuhita, gefur frá sér afar skarpt ljós við 298,1 nm, hefur vel skilgreindan þröskuldsstraum og sterka þverskautun. Rannsakendur tóku einnig eftir leysissértæku blettalíku fjarsviðsmynstri, sem staðfestir sveiflur tækisins.
Rannsóknin sýnir fram á að lóðrétt tæki geta veitt háan strauma fyrir rekstur aflmikilla tækja. Í framtíðinni mun það gegna stærra hlutverki í nýjum hagkvæmum framleiðsluferlum fyrir rafbíla og gervigreind, meðal annarra. Og vísindamennirnir vonast líka til þess að lóðréttir UV leysir sem byggja á álinítríði muni finna hagnýt forrit á læknis- og framleiðslusviðum.