日本成功研發出世界上第一個能在室溫下使用的「深紫外激光二極管」，潛力巨大，可廣泛應用於病毒檢測、顆粒物測量、醫療保健、氣體分析和高清激光加工等多方面領域上。

名古屋大學可持續發展材料與系統研究所天野浩（Hiroshi Amano）教授領導了這一研究，他是2014年諾貝爾獎獲獎者。此次與日本旭化成公司（Asahi Kasei Corporation）的專家共同合作，成功地進行了世界上第一個室溫連續波激光深紫外激光二極管（波長低至 UV-C區域）的研發。相關論文2022年11月底發表在美國物理研究所（AIP）的《應用物理快報》（Applied Physics Letters）的網站上。

激光二極管（LD）1960年代開始快速發展，經過數十年的研究和開發，最終成功商業化。商業化成功讓LD使用的波長範圍從紅外光到藍紫光，該技術用的紅外LD可以在通訊設備上看到，而藍色LD則應用在藍光光碟機上，但當時並未開發出深紫色的LD設備。

據日本名古屋大學報道，直到2007年開發出一種名為「氮化鋁（AlN）」基板製造新技術，才使得紫外發光器能用上理想的「氮化鋁鎵（AlGaN）」製成的薄膜材料。

一開始研發時，發現向設備註入足夠電流是有困難的，因此阻礙了深紫色的LD進一步發展。

研究小組在2019年成功解決了這個問題，他們首次製作出一種以短脈衝電流工作的短波紫外激光二極管（UV-C LD），波長在270納米和280納米之間。

報道中提到，這種UV-C LD當時所需的輸入功率為5.2W，但這個功率對於連續波（指振幅與頻率不變）類型的激光來說太高了，原因在於高電壓和高功率會導致二極管快速升溫，最後停止運作。對此，研究團隊對設備的結構進行了改造，讓激光器能夠以1.1W的輸入功率在室溫下正常運行。早期的設備所需要的功率過高，主要原因在於激光條紋處的晶體缺陷導致，因此無法提供有效的電流路徑。

論文中也提到，這次研究改善了過往激光條紋處的晶體缺陷問題，有效減少二極體晶體電擊之間的橫向距離，降低臨界電壓值。這樣也大大改善UV-C LD 過往容易因功率過大，產生高溫後，容易出現停止運作的問題。

報道中提到，該研究是全波長範圍半導體激光器實際應用和發展的里程碑。在未來，UV-C LD可應用於病毒檢測、顆粒物測量、醫療保健、氣體分析和高清激光加工等多方面領域上。

此次研究的團隊代表張子義（音譯，Ziyi Zhang）對名古屋大學的新聞社表示，「目前的LED消毒方法效率低下，但我們研發的深紫外激光二極管（UV-C LD）可以在短時間進行遠距離和大面積消毒」，可用於快速消毒的手術室和自來水淨化。◇

 

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