חומרים מבוססי גליום ניטריד (GaN)--ידועים בתור מוליכים למחצה מהדור השלישי, שטווח הספקטרלי שלהם מכסה את כל אורך הגל של כמעט אינפרא אדום, גלוי ואולטרה סגול, ויש להם יישומים חשובים בתחום האלקטרואופטי. מבוסס GaN. ללייזרים אולטרה סגולים, בשל אורכי הגל הקצרים שלהם, אנרגיית הפוטונים הגבוהה, פיזור חזק ומאפיינים אחרים, יש סיכויי יישום חשובים בתחומי הליתוגרפיה האולטרה סגולה, ריפוי אולטרה סגול, זיהוי וירוסים ותקשורת אולטרה סגולה. עם זאת, מכיוון שלייזרי UV מבוססי GaN מוכנים על בסיס טכנולוגיית חומר אפיטקסיאלי הטרוגנית בחוסר התאמה גדול, פגמי החומרים רבים, הסימום קשה, יעילות הארה הקוונטית נמוכה ואובדן המכשיר גדול, שהוא המוליך למחצה הבינלאומי לייזרים בתחום חקר הקושי, וזכה לתשומת לב רבה בארץ ובחו"ל.
ג'או דגנג, חוקר ויאנג ג'ינג, חוקר עמית של המכון לחקר מוליכים למחצה,האקדמיה הסינית למדעים(CAS) התמקדו בחומרים והתקנים אופטו-אלקטרוניים מבוססי GaN במשך זמן רב, ופיתחו לייזרים UV מבוססי GaN בשנת 2016 [J. חצי שנייה. 38, 051001 (2017)], והבין את הלייזרים הנרגשים AlGaN UV (357.9 ננומטר) המוזרקים חשמלית בשנת 2022 [J. חצי שנייה. 43, 1 (2022)]. חצי שנייה. 43, 1 (2022)], ובאותה שנה התממש לייזר UV בעל הספק גבוה עם הספק רציף של 3.8 W בטמפרטורת החדר [Opt. לייזר טכנול. 156, 108574 (2022)]. לאחרונה, הצוות שלנו עשה התקדמות חשובה בלייזרי UV בעלי הספק גבוה מבוססי GaN, ומצא כי מאפייני הטמפרטורה הנמוכים של לייזרים UV קשורים בעיקר לכליאה החלשה של נשאים בבארות קוונטיות UV, ומאפייני הטמפרטורה של הספק גבוה. לייזר UV שופרו משמעותית על ידי הכנסת מבנה חדש של מחסומים קוונטיים AlGaN וטכניקות אחרות, והספק המוצא הרציף של לייזרים UV בטמפרטורת החדר הוגדל עוד יותר ל-4.6 W, עם אורך גל עירור של 386.8 ננומטר. איור 1 מציג את ספקטרום העירור של לייזר UV בעל הספק גבוה, ואיור 2 מציג את עקומת הכוח-זרם-מתח האופטי (PIV) של לייזר ה-UV. פריצת הדרך של לייזר UV בעל הספק גבוה מבוסס GaN תקדם את הלוקליזציה של המכשיר ותתמוך בליתוגרפיה ביתית של UV, ליטוגרפיה אולטרה סגול (UV), לייזר UV, ותעשיית לייזר UV, כמו גם פיתוח טכנולוגיות חדשות כמו המבנה החדש של מחסומים קוונטיים. ליטוגרפיית UV ביתית, אשפרת UV, תקשורת UV ותחומים אחרים של פיתוח עצמאי.
התוצאות פורסמו ב-Optics Letters כ"שיפור מאפייני הטמפרטורה של דיודות לייזר אולטרה סגול מבוססות GaN על ידי שימוש בארות קוונטיות InGaN/AlGaN" [Optics Letters 49 1305 (2024) https: //doi.org/10.1364/OL. 5155]. התוצאות פורסמו ב-Optics Letters תחת הכותרת "שיפור מאפייני הטמפרטורה של דיודות לייזר אולטרה סגול מבוססות GaN על ידי שימוש בארות קוונטיות InGaN/AlGaN" [Optics Letters 49, 1305 (2024) https://doi.org/10.1364/OL .515502 ］. ד"ר ג'ינג יאנג הוא המחבר הראשון וד"ר דגאנג ז'או הוא המחבר המקביל של המאמר. עבודה זו נתמכה על ידי מספר פרויקטים, לרבות תוכנית המפתח הלאומית למחקר ופיתוח של סין, הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין, והפרויקט המיוחד של מדעי הטבע והטכנולוגיה של האקדמיה הסינית למדעים.
