名古屋大学未来材料・システム研究所 天野 浩 教授らの研究グループは、旭化成株式会社と共同で、世界で初めてUV-C帯域^注1) 274 nmの深紫外半導体レーザー(UV-C LD)の室温連続発振^注2）に成功しました。UV-C LDは殺菌や医療を始め幅広い応用が期待される光源で、本共同研究グループは2019年、世界に先駆けてUV-C LDの室温パルス発振に成功しています。今回その技術をさらに進化させ、より実用性のある直流電源によるレーザー発振に成功しました。
本共同研究グループは、UV-C LD素子を形成する結晶の乱れがレーザー特性を劣化させることを見出し、全く結晶の乱れが発生しない素子の作製に成功しました。これにより、レーザー発振に必要な駆動電力を従来の1/10までに低減させ、電池駆動も可能な室温連続発振を実現しました。
UV-C LDの特長を生かし、医療や殺菌などヘルスケア用途、ウイルス検知や微粒子などの計測やガス分析用途、さらには金属や炭素素材、樹脂素材など微細加工が難しい材料への高精細なレーザー加工用途への応用が期待されます。
今回室温連続発振が実現されたことで、様々な応用システムへのUV-C LDの搭載が可能となり、実用化に向けて飛躍的な前進が期待されます。今後も本共同研究グループは研究を発展させ、試作品を提供できる体制を構築し、アプリケーション開拓を推進します。さらに、2025年度を目途に製品化を目指した取り組みを展開していきます。
なお、本研究成果は、アメリカ物理学協会の学術雑誌「Applied Physics Letters」に受理され、2022年11月24日17時（日本時間）に名古屋大学学術機関リポジトリで公開されました。

【ポイント】

・深紫外の波長域で、半導体レーザー開発の重要なマイルストーンである室温連続発振を実現。
・結晶の乱れが全く発生しない半導体レーザー素子の作製に成功、レーザー発振に必要な駆動電力を従来の1/10に低減。
・電池駆動も可能なレーザー発振の成功により、実用化に向けて飛躍的に前進。

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【用語説明】

注1）深紫外(UV-C)；波長280 nm未満の紫外光。

注2）室温連続発振；室温で直流電流を通電してレーザー発振させる手法。

【論文情報】

■論文１：
雑誌名：Applied Physics Letters (アメリカ物理学協会 学術雑誌)
論文タイトル：Key temperature-dependent characteristics of AlGaN-based UV-C laser diode and demonstration of room-temperature continuous-wave lasing
著者：Ziyi Zhang¹, Maki Kushimoto², Akira Yoshikawa¹, Koji Aoto³, Chiaki Sasaoka³, Leo J. Schowalter³, and Hiroshi Amano³
DOI：10.1063/5.0124480　(2022 年 11 月 28 日付電子版公開)
名古屋大学学術機関リポジトリURL : http://hdl.handle.net/2237/0002003984

■論文２：
雑誌名：Applied Physics Letters (アメリカ物理学協会 学術雑誌)
論文タイトル：Local stress control to suppress dislocation generation for pseudomorphically grown AlGaN UV-C laser diodes
著者：Maki Kushimoto², Ziyi Zhang¹, Akira Yoshikawa¹, Koji Aoto³, Yoshio Honda³, Chiaki Sasaoka³, Leo J. Schowalter³, and Hiroshi Amano³
DOI：10.1063/5.0124512　(2022 年 11 月 28 日付電子版公開)
名古屋大学学術機関リポジトリURL : http://hdl.handle.net/2237/0002003985

¹：名古屋大学 未来材料・システム研究所（IMASS），旭化成次世代デバイス産学協同研究部門
²：名古屋大学大学院工学研究科
³：名古屋大学 未来材料・システム研究所（IMASS）

【研究代表者】

未来材料・システム研究所附属未来エレクトロニクス集積研究センター　天野 浩　教授
http://www.semicond.nuee.nagoya-u.ac.jp/