紫外激光器不僅可應用于先進研究、開發(fā)和工業(yè)制造裝備，還能同時廣泛用于生物技術和醫(yī)療設備、需要紫外光線輻射的消毒設備，應用前景十分巨大，但是紫外激光器卻是一個比LED還要難做的器件，因其更復雜的異質(zhì)結結構和更高的電流密度對半導體材料提出了更高的要求。近日，美國在紫外激光器件的材料研究上獲得進展，發(fā)現(xiàn)利用氧化鋅能造出穩(wěn)定p型材料。

    美國研究人員首次通過引入缺陷復合物，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）設備以及新的鐵磁設備等，破解了困擾材料學界的一個長久的難題。

       為制造出激光器和LED設備，科學家們既需要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)空穴的能級更低，這就意味著，在自由電子從n型材料行進到p型材料的過程中，會釋放出過量的能量。過量能量在所謂“p-n結”上釋放出來就產(chǎn)生了激光器和LED設備內(nèi)的光。

        研究人員一直對用氧化鋅來制造這些設備感興趣，不僅因為氧化鋅可以產(chǎn)生紫外線，而且與其他紫外發(fā)射設備相比，用氧化鋅制造的設備內(nèi)瑕疵更少，性能更強。然而，科學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的研究人員通過采用一套獨特的生長和退火程序，朝氧化鋅內(nèi)引入了一種特殊的“缺陷復合物”，從而解決了這個問題。這種缺陷復合物與普通的氧化鋅分子不同，鋅原子慢慢丟失，與一個氫原子依附在一起的氮原子取代了氧原子。這些缺陷復合物分散于整個氧化鋅中，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，缺陷復合物也使氧化性p-n結能很好地工作，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技術打開了大門。”

        紫外激光技術因?qū){米技術、材料科學、生物技術、化學分析、等離子體物理等學科的發(fā)展具有重要的影響作用，因而正成為新的研究和應用熱點。各國更是加大對紫光激光技術的研究力度，而美國這次的研究突破，將帶動紫外激光技術進一步發(fā)展。