A szilícium alapú színes lézerek új korszakot nyithatnak

Amerikai kutatóknak elsőként sikerült szilícium hordozóra látható fényt sugárzó lézert építeniük. A vörös, zöld és kék színű fényt sugárzására képes változatokban elkészült szerkezet önállóan még nem működőképes, másik lézer kell a gerjesztéséhez, de a megoldás fontos lépés a kisebb méretű és olcsóbb optoelektronikai áramkörök felé vezető úton, szilícium alapon ugyanis eddig csak infravörös lézert tudtak előállítani.

A Cincinnati egyetem kutatói, Andrew Steckl és munkatársai ritka földfémekkel szennyezték a szilíciumra vékony AlGaN közvetítőréteg segítségével felvitt gallium-nitrid (GaN) kristályt, majd 337 nm hullámhosszúságú nitrogén lézerrel 600 ps időtartamú fényimpulzusokkal gerjesztették.

Az Europiummal szennyezett gallium-nitrid szobahőmérsékleten 620 nm hullámhosszúságú vörös lézerfényt bocsájtott ki, az Erbium szennyezés zöld és infravörös, Thulium pedig kék fényt eredményezett. A kutatók a Journal of Applied Physics (Alkalmatzott fizika) című amerikai tudományos folyóiratban számoltak be eredményeikről.

A kutatók először zafír hordozóréteggel dolgoztak, és azért tértek át a mikroáramkörök gyártásánál általánosan elterjedt szilícium alapanyagra, hogy később egy lapkára lehessen integrálni a lézert és a működéséhez szükséges kiszolgáló áramköröket.

Az egyik legyőzendő technológiai probléma a szilícium és a GaN eltérő hőtágulási tényezője volt, amit egy köztes AlGaN réteggel sikerült megoldani. A kristályréteg növesztő eljárás bonyolultabbá teszi ugyan a hagyományos integrált áramkör gyártást, de még mindig egyszerűbb, mint a jelenleg elterjedt elkülönült gyártás és összeszerelés.

A kutatók most olyan, önállóan használható, elektronikusan gerjesztett lézert szeretnének kifejleszteni, amelyet nem szükséges fénnyel gerjeszteni.