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近日，半導(dǎo)體所集成光電子學(xué)國家重點實驗室趙德剛研究員團隊研制出氮化鎵（GaN）基大功率紫外激光器，室溫連續(xù)輸出功率2W，電注入激射波長384 nm。這是趙德剛研究員團隊在實現(xiàn)波長小于360nm的AlGaN紫外激光器突破之后取得的又一重要進展。

GaN基紫外激光器由于波長短、光子能量大，在消毒殺菌、病毒檢測、激光加工、紫外固化等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。但由于GaN基紫外激光器基于大失配異質(zhì)外延材料技術(shù)制備而成，缺陷多、發(fā)光效率低，器件研制難度大。瓦級大功率紫外激光器一直是國際相關(guān)領(lǐng)域研究的熱點，但關(guān)鍵技術(shù)尚未完全攻克。大功率紫外激光器是國際公認的技術(shù)壁壘。

趙德剛研究員團隊長期聚焦于GaN基光電子材料與器件研究，2016年研制出GaN基紫外激光器。2021年以來對紫外激光器材料生長機理和器件物理有了更深入的理解和認識，解決了高Al組分AlGaN的p摻雜難題，降低了器件自加熱作用，最終制備室溫連續(xù)工作的大功率紫外激光器。其脊型尺寸15×1200μm，室溫連續(xù)輸出功率2W，激射波長384nm，閾值1.38kA/cm2。圖1為大功率紫外激光器的激射光譜，圖2為紫外激光器的光功率-電流-電壓（P-I-V）曲線。該成果發(fā)表在Optics Letters上 [楊靜、趙德剛等，Optics Letters 47, 1666-1668 (2022) https://doi.org/10.1364/OL.454340]，被選為“Editor’s Pick”文章。瓦級大功率紫外激光器的成功制備標志著我們已經(jīng)具備研制大功率紫外激光器的能力，并有望實現(xiàn)大功率紫外激光器的國產(chǎn)化，此工作具有重要的科學(xué)價值和經(jīng)濟價值。

該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院青促會、北京市科委和中科院先導(dǎo)專項等多個項目的支持。

圖1 GaN基紫外激光器激射譜

圖2 GaN基紫外激光器P-I-V曲線

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國內(nèi)GaN基大功率紫外激光器取得新突破