НИУ ВШЭ: лазер 255 нм работает при комнатной температуре на сапфировой подложке

Международная команда при участии исследователей НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге создала микролазеры, работающие в диапазоне глубокого ультрафиолета — 255 нанометров: размер самого маленького из них сопоставим с бактерией, а излучают они при комнатной температуре. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе университета.

Глубокий ультрафиолет — диапазон с длиной волны менее 300 нанометров (нанометр — миллиардная доля метра). Такой свет невидим для человека, зато из-за высокой энергии фотонов хорошо поглощается веществом и запускает фотохимические реакции. Его применяют для анализа газов, обнаружения биологически активных молекул, обеззараживания и передачи данных на короткие расстояния. Привычные источники — ртутные лампы или газовые лазеры — содержат токсичные вещества и громоздки, что делает их трудно встраиваемыми в чипы и сенсоры.

Исследователи из НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге, Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе, Института физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси и Цилуского технологического университета (Китай) вырастили на сапфировых подложках тонкие полупроводниковые слои, а затем методами микрообработки сформировали из них микродиски диаметром около двух микрометров.

"Сапфир уже широко используют на производствах, он дешевле и доступнее некоторых альтернатив. При этом с ним можно работать привычными для микроэлектроники методами: выращивать слои, формировать рисунок и вытравливать элементы устройства", — объяснил Эдуард Моисеев, старший научный сотрудник Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ.

Свет удерживается внутри микродиска за счет эффекта шепчущей галереи: подобно тому как звук распространяется вдоль изогнутой стены, свет многократно отражается от границы диска и "бежит" по его краю — без зеркал.

Для усиления излучения в активной области устройства предусмотрены три квантовые ямы — ультратонкие слои полупроводника, в которых электроны удерживаются и эффективнее испускают фотоны. Для диска диаметром 2 мкм пороговая плотность мощности составила около 280 кВт/см², что соответствует лучшим мировым результатам для таких коротких длин волн. Сейчас устройства работают за счет внешней лазерной накачки.

"Следующим шагом станет переход к электрической накачке — это позволит использовать микролазеры в реальных портативных устройствах без громоздких внешних источников света", — добавил Моисеев.