Forscher der Universität Nagoya unter der Leitung des Physik-Nobelpreisträgers Hiroshi Amano
Demonstration der ersten Dauerstrich-Diode im fernen Ultraviolett. Video: Institut für Materialien und Systeme für Nachhaltigkeit der Universität Nagoya
Bereits 2019 erstellte das Forschungsteameine kurzwellige UV-sichtbare (UV-C) Laserdiode, die mit kurzen Stromimpulsen arbeitet. Die zur Erzeugung dieser Impulse erforderliche Eingangsleistung betrug jedoch 5,2 Watt. Dies war zu viel für eine kontinuierliche Erzeugung, da die Diode durch die Leistung schnell aufgeheizt wurde und nicht mehr funktionierte.
In einem neuen Artikel, der in der Zeitschrift AppliedPhysics Letters haben Physiker das Gerät neu gestaltet und die zum Betrieb des Lasers erforderliche Antriebsleistung auf nur 1,1 Watt bei Raumtemperatur reduziert. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass zuvor hergestellte Geräte aufgrund von Kristalldefekten, die auf dem Laserstreifen auftreten, eine hohe Leistung erforderten.
Schema des Designs und der Entwicklung von Laserdioden. Bild: Issey Takahashi, Institut für Materialien und Systeme für Nachhaltigkeit der Universität Nagoya
Weitere Analysen zeigten, dass diese Mängelentstehen durch Verformung des Kristalls. Durch die Wahl der richtigen Seitenwände des Laserstreifens unterdrückten die Wissenschaftler die Defekte, erreichten einen effizienten Stromfluss in den aktiven Bereich der Laserdiode und reduzierten die Betriebsleistung.
Laserdioden haben in den meisten Fällen breite Anwendung gefundenverschiedene Bereiche. Beispielsweise wird in optischen Strahlungsgeräten Infrarotstrahlung und in Blu-Ray-Discs blaue Strahlung verwendet. Die Autoren der Entwicklung glauben, dass die neue Technologie zur Erzeugung von UV-C-Strahlung im Gesundheitswesen, bei der Virenerkennung, der Partikelmessung, der Gasanalyse und der hochauflösenden Laserverarbeitung nützlich sein wird.
Besonders Forscher bemerken die Aussichten für den Einsatz neuer Dioden zur Luftsterilisation und Wasserreinigung.
Im Gegensatz zu aktuellen LED-Entkeimungsmethoden, die viel Zeit in Anspruch nehmen, können Laser große Flächen in kurzer Zeit und über große Entfernungen desinfizieren.
Zhang Ziyi, Co-Autor der Studie
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Auf dem Cover: eine Quelle kontinuierlicher ultravioletter Strahlung. Bild: Asahi Kasei Corp. und der Nagoya-Universität