紫外激光器不僅可應(yīng)用于先進(jìn)研究、開發(fā)和工業(yè)制造裝備，還能同時(shí)廣泛用于生物技術(shù)和醫(yī)療設(shè)備、需要紫外光線輻射的消毒設(shè)備，應(yīng)用前景十分巨大，但是紫外激光器卻是一個(gè)比LED還要難做的器件，因其更復(fù)雜的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)和更高的電流密度對(duì)半導(dǎo)體材料提出了更高的要求。近日，美國(guó)在紫外激光器件的材料研究上獲得進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)利用氧化鋅能造出穩(wěn)定p型材料。

    美國(guó)研究人員首次通過引入缺陷復(fù)合物，使用氧化鋅成功制造出穩(wěn)定的p型材料。新研究使氧化鋅可被廣泛用來制造性能優(yōu)異的紫外激光器、用于傳感器和飲用水處理中的發(fā)光二極管（LED）設(shè)備以及新的鐵磁設(shè)備等，破解了困擾材料學(xué)界的一個(gè)長(zhǎng)久的難題。

       為制造出激光器和LED設(shè)備，科學(xué)家們既需要n型材料，又需要p型材料。n型材料中包含有豐富的自由電子，p型材料則擁有能吸引這些自由電子的空穴。但是與自由電子相比，p型材料內(nèi)空穴的能級(jí)更低，這就意味著，在自由電子從n型材料行進(jìn)到p型材料的過程中，會(huì)釋放出過量的能量。過量能量在所謂“p-n結(jié)”上釋放出來就產(chǎn)生了激光器和LED設(shè)備內(nèi)的光。

        研究人員一直對(duì)用氧化鋅來制造這些設(shè)備感興趣，不僅因?yàn)檠趸\可以產(chǎn)生紫外線，而且與其他紫外發(fā)射設(shè)備相比，用氧化鋅制造的設(shè)備內(nèi)瑕疵更少，性能更強(qiáng)。然而，科學(xué)家們一直不能使用氧化鋅制造出穩(wěn)定的p型材料。

       現(xiàn)在，北卡羅萊納州立大學(xué)的研究人員通過采用一套獨(dú)特的生長(zhǎng)和退火程序，朝氧化鋅內(nèi)引入了一種特殊的“缺陷復(fù)合物”，從而解決了這個(gè)問題。這種缺陷復(fù)合物與普通的氧化鋅分子不同，鋅原子慢慢丟失，與一個(gè)氫原子依附在一起的氮原子取代了氧原子。這些缺陷復(fù)合物分散于整個(gè)氧化鋅中，也作為吸收p型材料中自由電子的“空穴”。

        該研究的主要作者、北卡羅萊納州立大學(xué)的朱迪思·雷諾茲指出：“最新研究向我們展示了如何用氧化鋅來制造p型材料；而且，缺陷復(fù)合物也使氧化性p-n結(jié)能很好地工作，并在室溫下產(chǎn)生紫外線。最新研究為一系列新的紫外激光器和LED技術(shù)打開了大門。”

        紫外激光技術(shù)因?qū){米技術(shù)、材料科學(xué)、生物技術(shù)、化學(xué)分析、等離子體物理等學(xué)科的發(fā)展具有重要的影響作用，因而正成為新的研究和應(yīng)用熱點(diǎn)。各國(guó)更是加大對(duì)紫光激光技術(shù)的研究力度，而美國(guó)這次的研究突破，將帶動(dòng)紫外激光技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。