コーネルエンジニア､次世代UVレーザに道

May, 19, 2022, Ithaca, New York--コーネル大学エンジニアは､半導体材利用を使って深紫外(DUV)レーザを作製した｡これは､医療器具の殺菌､水浄化､危険なガスの検知､精密フォトリソグラフィの実現などで有望である｡

紫外(UV)光では､2つの重要な品質は周波数と線幅である｡ウイルスの破壊､分子センシングにはある波長が最適である｡線幅は､レーザの精度の基準｡研究者やエンジニアは､より高品質､高効率のUV光源を探しているが､これを可能にする半導体材料で取り組むのは難しい｡

AIP Advancesに発表された論文は､コーネルの研究者が､需要が高い波長とモーダル線幅でDUVを放出できるAlGaNベースデバイスをどのように作製するかを詳細に示している｡

｢これが､適切な材料であることは知られているが､問題は物質合成だった｡課題は､実際に有用で､レーザの要件を維持するたけの純粋な材材料を作ること｣と研究リーダー､応用･エンジニアリングぶり学博士課程学生､Len van Deurzenは話している｡

材料科学と工学､電気･コンピュータ工学教授､論文のシニアオーサ､Debdeep JenaとHuili Grace Xingの指導にしたがい､研究チームは､MBEを使って､窒化アルミニウム(AlN)の高品質結晶を成長させた｡

｢われわれは､積み重ねられた多数のAlGaN層を必要としている｡また､重要なパラメタは､それらの層の界面品質である｡われわれは､他の成長技術で形成される不純物や転移がない､非常にシャープな界面を成長させることができる｣(Deurzen)｡

第2の課題は､スタックされた層から光キャビティを造ることだった｡これは､放出光をトラップして誘導放出を推進するために使われる､つまりレーザにとって不可欠である｡キャビティは､小さなマイクロスケール共振器の形で､AlNチップに作製された｡これは､Cornell NanoScale Science and Technology Facility.の助けを借りて､van Deurzenが開発することができた｡

完成すると､そのレーザは波長284nm､0.1nmオーダーのモーダル線幅でピーク利得を達成できた｡線幅は､類似のデバイスよりも桁違いに精確であり､改善されたUV光エミッタにその成長法が適用可能であることを示している｡

コーネルのDUVレーザは光励起である｡つまり､デバイスにフォトンを注入することでレーザ発振のある要件を作りだすと言う意味である｡Jenaによると､研究の次のステップは､同じ材料プラットフォームを使って､商用利用可能な発光デバイスのより実用的なエネルギー源であるバッテリからの電流駆動するレーザを実現することである｡
(詳細は､https://news.cornell.edu)