美用氧化锌造出稳定p型材料 打开新紫外激光器研发大门

  　紫外激光器不仅可应用于先进研究、开发和工业制造装备，还能同时广泛用于生物技术和医疗设备、需要紫外光线辐射的消毒设备，应用前景十分巨大，但是紫外激光器却是一个比LED还要难做的器件，因其更复杂的异质结结构和更高的电流密度对半导体材料提出了更高的要求。近日，美国在紫外激光器件的材料研究上获得进展，发现利用氧化锌能造出稳定p型材料。

    美国研究人员首次通过引入缺陷复合物，使用氧化锌成功制造出稳定的p型材料。新研究使氧化锌可被广泛用来制造性能优异的紫外激光器、用于传感器和饮用水处理中的发光二极管（LED）设备以及新的铁磁设备等，破解了困扰材料学界的一个长久的难题。

    为制造出激光器和LED设备，科学家们既需要n型材料，又需要p型材料。n型材料中包含有丰富的自由电子，p型材料则拥有能吸引这些自由电子的空穴。但是与自由电子相比，p型材料内空穴的能级更低，这就意味着，在自由电子从n型材料行进到p型材料的过程中，会释放出过量的能量。过量能量在所谓“p-n结”上释放出来就产生了激光器和LED设备内的光。

    研究人员一直对用氧化锌来制造这些设备感兴趣，不仅因为氧化锌可以产生紫外线，而且与其他紫外发射设备相比，用氧化锌制造的设备内瑕疵更少，性能更强。然而，科学家们一直不能使用氧化锌制造出稳定的p型材料。

    现在，北卡罗莱纳州立大学的研究人员通过采用一套独特的生长和退火程序，朝氧化锌内引入了一种特殊的“缺陷复合物”，从而解决了这个问题。这种缺陷复合物与普通的氧化锌分子不同，锌原子慢慢丢失，与一个氢原子依附在一起的氮原子取代了氧原子。这些缺陷复合物分散于整个氧化锌中，也作为吸收p型材料中自由电子的“空穴”。

    该研究的主要作者、北卡罗莱纳州立大学的朱迪思·雷诺兹指出：“最新研究向我们展示了如何用氧化锌来制造p型材料；而且，缺陷复合物也使氧化性p-n结能很好地工作，并在室温下产生紫外线。最新研究为一系列新的紫外激光器和LED技术打开了大门。”

    紫外激光技术因对纳米技术、材料科学、生物技术、化学分析、等离子体物理等学科的发展具有重要的影响作用，因而正成为新的研究和应用热点。各国更是加大对紫光激光技术的研究力度，而美国这次的研究突破，将带动紫外激光技术进一步发展。



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