廈大自主研(yán)發深紫外光子學材料(liào)獲新進展
發布時間:2014-01-22
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來源:科技日報
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廈大自主研發(fā)的新型(xíng)寬帶隙半導體材料為深(shēn)紫外光子學的發(fā)展提供了新的思(sī)路和(hé)方向。它(tā)的“秘訣”在於材料純度和結構質量(liàng)高,通過其中(zhōng)激子和(hé)光子的相互(hù)轉化特性可以(yǐ)輕鬆實現深紫外光的發射(shè),從而大大提升激光器件的發(fā)光能效。近期,相關研究成果刊登(dēng)在《自然》出版集團旗(qí)下的在線開放刊物(wù)《科(kē)學(xué)報道》上。
據了解,這項成果出(chū)自廈大物理與機電工(gōng)程學院(yuàn)康俊勇(yǒng)教授課(kè)題組,該課題組長期致力於研究深紫外(wài)光寬(kuān)帶隙半導體,這也是近年來(lái)物理學界的(de)一個熱門研究領域。所謂深紫(zǐ)外光,是指波長短(duǎn)於280納米的紫外線。這種光源波長短、頻率高,可在(zài)水及空氣淨(jìng)化、疾病治療、信息技術等領域(yù)發揮(huī)獨特(tè)作用。傳統的深紫外光源通常由高壓汞燈產生,體積大、電壓高、毒性大,而用氮化鋁基寬帶隙(xì)半導體來產生深紫外(wài)光,一般體積不足米粒大、隻要數伏特、無毒(dú)無害,且壽命長數百倍(bèi)。
從2005年開始,康俊勇教授(shòu)課題組便開始研發這種高純(chún)度的寬帶隙半導體深(shēn)紫外光源材料和器件,並不斷突破(pò)結構瓶(píng)頸。2012年底,課題組博士生李孔翌在(zài)氮化鋁半導體中(zhōng)探測到了名為“激子極化(huà)激元”的粒子。這種粒子是激化的(de)電子與光子結合的產物,天生容(róng)易聚在一起(qǐ)。藉由它可以輕鬆實現光的同步發射,也就是說,在很低的電流驅動下就可發射出激光。李孔翌說,事實上,這種粒子本身並不足(zú)為奇,“它存在(zài)於很多材料中,但是,在高頻率的深紫外材料中出現卻是第一(yī)次。”這樣的發現,意味著(zhe)廈大自主研發的這種半導體材料可為未來研製深紫外波段高信道容量的量(liàng)子(zǐ)通信(xìn)和激光器件等奠定了材料基礎(chǔ)。
近期,康俊(jun4)勇教授課題組深(shēn)入開展不同維度、不同結構功(gōng)能的深紫外材料研究,取得顯著成果。課(kè)題組成員(yuán)林偉博士突破光沿氮化(huà)鋁基半導體各個方向傳播不同(tóng)的天性,首次造出深紫外光各向同性的量子結構材料,大大提高深紫外光在半導體(tǐ)器件中(zhōng)傳導和發射的可控效率,成果被刊登在國際光子學領域綜(zōng)述(shù)專(zhuān)刊(kān)??《激(jī)光和光子評論》的卷首。課題組成(chéng)員吳雅蘋博士(shì)開發出大尺度石墨烯單晶,它能克服傳統(tǒng)透明電極材料對深紫外光吸(xī)收(shōu)強的弱點,為深紫外(wài)光電集成提供了一種可選的電極(jí)材料。