উল্লম্ব আল্ট্রাভায়োলেট সেমিকন্ডাক্টর লেজারের উচ্চ অপটিক্যাল আউটপুট উপলব্ধি! মেডিসিন এবং লেজার প্রক্রিয়াকরণের ক্ষেত্রে প্রতিশ্রুতিশীল ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশন

সম্প্রতি, একটি জাপানি গবেষণা অধ্যয়ন দল একটি AlGaN-ভিত্তিক উল্লম্ব গভীর অতিবেগুনি-নিঃসরণকারী সেমিকন্ডাক্টর লেজার ডিভাইস তৈরি করেছে, যা লেজার প্রক্রিয়াকরণ, জৈবপ্রযুক্তি এবং ওষুধের ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা হবে বলে আশা করা হচ্ছে।
আমরা সবাই জানি, অতিবেগুনী (UV) আলো হল একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ যার তরঙ্গদৈর্ঘ্য 100 থেকে 380 এনএম। এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে তিনটি অঞ্চলে ভাগ করা যায়: UV-A (315-380 nm), UV-B (280-315 nm), এবং UV-C (100-280 nm)। ), গভীর অতিবেগুনি রশ্মি ধারণকারী পরবর্তী দুটি অঞ্চল।
ইউভি অঞ্চলে নির্গত লেজার আলোর উত্স, যেমন গ্যাস লেজার এবং ইট্রিয়াম-অ্যালুমিনিয়াম-গারনেট লেজারের হারমোনিক্সের উপর ভিত্তি করে সলিড-স্টেট লেজার, জৈবপ্রযুক্তি, চর্মরোগ সংক্রান্ত চিকিত্সা, ইউভি নিরাময় প্রক্রিয়া এবং লেজার সহ বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। প্রক্রিয়াকরণ যাইহোক, এই ধরনের লেজারগুলি বড় আকার, উচ্চ শক্তি খরচ, সীমিত তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিসীমা এবং কম দক্ষতার কারণে ভোগে।

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, উচ্চ-পারফরম্যান্স সেমিকন্ডাক্টর লেজারগুলির বিকাশ যা একটি কারেন্ট ইনজেক্ট করে আলো তৈরি করে উত্পাদন প্রযুক্তির ক্রমাগত বিকাশের সাথে সমান্তরালভাবে প্রচার করা হয়েছে। এর মধ্যে রয়েছে সেমিকন্ডাক্টর উপাদান অ্যালুমিনিয়াম গ্যালিয়াম নাইট্রাইড AlGaN এর উপর ভিত্তি করে অতিবেগুনী আলো-নিঃসরণকারী ডিভাইস। যাইহোক, গভীর UV অঞ্চলে তাদের সর্বাধিক অপটিক্যাল আউটপুট শক্তি মাত্র 150 মেগাওয়াট, যা চিকিৎসা এবং শিল্প অ্যাপ্লিকেশনের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তির চেয়ে অনেক কম। আউটপুট শক্তি বাড়ানোর জন্য ডিভাইসের ইনজেকশন কারেন্ট বাড়ানো গুরুত্বপূর্ণ। এর জন্য ডিভাইসের আকার বাড়ানো প্রয়োজন এবং ডিভাইসে কারেন্ট যেন সমানভাবে প্রবাহিত হয় তাও নিশ্চিত করতে হবে।
এই গবেষণার পরিপ্রেক্ষিতে, মেইজো বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থ বিজ্ঞান ও প্রকৌশল বিভাগের অধ্যাপক মোটোমে ইওয়ায়ার নেতৃত্বে একটি জাপানি গবেষণা দল সফলভাবে উচ্চ-কর্মক্ষমতা উল্লম্ব AlGaN-টাইপ UV-B সেমিকন্ডাক্টর লেজার ডায়োড তৈরি করেছে। গবেষণাটি অ্যাপ্লাইড ফিজিক্স লেটার্স জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।
প্রফেসর Motome Iwaya বলেছেন যে বিদ্যমান AlGaN-ভিত্তিক গভীর-আল্ট্রাভায়োলেট লেজারগুলি উচ্চ-মানের স্ফটিক পেতে নীলকান্তমণি এবং AlN-এর মতো অন্তরক উপকরণ ব্যবহার করে। কিন্তু যেহেতু এই ডিভাইসগুলিতে কারেন্ট প্রবাহিত হয়, তাদের আলোর আউটপুট উন্নত করার জন্য, বিজ্ঞানীরা উল্লম্ব ডিভাইসগুলি অন্বেষণ করেছিলেন, যেখানে p- এবং n-ইলেক্ট্রোডগুলি একটি pn জংশনে একে অপরের মুখোমুখি হয়। কিন্তু গত কয়েক বছর ধরে, উল্লম্ব কনফিগারেশনগুলি উচ্চ-শক্তির সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলি উপলব্ধি করতে ব্যবহার করা হয়েছে। কিন্তু সেমিকন্ডাক্টর লেজারের জন্য, এই ধরনের কনফিগারেশনের বিকাশ স্থবির ছিল এবং অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইডের উপর ভিত্তি করে গভীর-অতিবেগুনী আলো-নিঃসরণকারী ডিভাইসগুলির জন্য এখনও উপলব্ধি করা যায়নি। এই লক্ষ্যে, গবেষকরা প্রথমে একটি নীলকান্তমণি স্তরে উচ্চ-মানের অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড তৈরি করেছিলেন। পর্যায়ক্রমিক অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড ন্যানোপিলারগুলি তখন তৈরি হয়েছিল এবং অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড-ভিত্তিক লেজার কাঠামোর সাথে জমা হয়েছিল।
দলটি স্পন্দিত সলিড-স্টেট লেজারের উপর ভিত্তি করে একটি উদ্ভাবনী লেজার স্ট্রিপিং কৌশল ব্যবহার করেছে যাতে সাবস্ট্রেট থেকে ডিভাইসের কাঠামো ছিঁড়ে যায়। তারা লেজার দোলনের জন্য প্রয়োজনীয় ইলেক্ট্রোড, বর্তমান-সীমাবদ্ধ কাঠামো এবং অন্তরক স্তরগুলি তৈরি করার জন্য একটি সেমিকন্ডাক্টর প্রক্রিয়াও তৈরি করেছে এবং চমৎকার অপটিক্যাল অনুরণনকারী তৈরি করতে ব্লেড ব্যবহার করে একটি ক্লিভিং পদ্ধতি তৈরি করেছে। ফলস্বরূপ AlGaN-ভিত্তিক গভীর UV-B সেমিকন্ডাক্টর লেজার ডায়োডের অভিনব এবং অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এটি ঘরের তাপমাত্রায় কাজ করে, 298.1 এনএম এ অত্যন্ত তীক্ষ্ণ আলো নির্গত করে, একটি সুনির্দিষ্ট থ্রেশহোল্ড কারেন্ট এবং শক্তিশালী ট্রান্সভার্স বৈদ্যুতিক মেরুকরণ রয়েছে। গবেষকরা একটি লেজার-নির্দিষ্ট স্পট-এর মতো দূর-ক্ষেত্রের প্যাটার্নও পর্যবেক্ষণ করেছেন, যা ডিভাইসের দোলন নিশ্চিত করে।
অধ্যয়নটি দেখায় যে উল্লম্ব ডিভাইসগুলি উচ্চ-পাওয়ার ডিভাইসগুলির পরিচালনার জন্য উচ্চ স্রোত সরবরাহ করতে পারে। ভবিষ্যতে, এটি অন্যদের মধ্যে বৈদ্যুতিক যানবাহন এবং কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার জন্য নতুন ব্যয়-কার্যকর ফ্যাব্রিকেশন প্রক্রিয়াগুলিতে আরও বেশি ভূমিকা পালন করবে। এবং গবেষকরা আশা করেন যে অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড-ভিত্তিক উল্লম্ব UV লেজারগুলি চিকিৎসা এবং উত্পাদন ক্ষেত্রে ব্যবহারিক অ্যাপ্লিকেশন খুঁজে পাবে।