لیزر دیودی مبتنی بر GaN (انگلیسی : Gallium Nitride Diode Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر دیودی مبتنی بر GaN (انگلیسی : Gallium Nitride Diode Laser) :
Gallium Nitride (GaN) Diode Laser به لیزرهای نیمه هادی اطلاق می شود که بر پایه نیترید گالیم (GaN) و آلیاژهای آن (InGaN، AlGaN) ساخته می شوند. این لیزرها محدوده طول موج ۳۷۰ تا ۵۳۰ نانومتر (از فرابنفش نزدیک تا سبز) را پوشش می دهند. اختراع لیزر آبی بر پایه GaN توسط شوجی ناکامورا در دهه ۱۹۹۰ انقلابی در صنعت نور و ذخیره سازی نوری ایجاد کرد و جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۴ را برای او به ارمغان آورد.
مکانیزم: در لیزرهای GaN، از چاه های کوانتومی InGaN به عنوان ناحیه فعال استفاده می شود. شکاف انرژی InGaN با افزایش درصد ایندیم کاهش می یابد و امکان دستیابی به طول موج های بلندتر (تا سبز) را فراهم می کند. رشد لایه های GaN با کیفیت بالا روی زیرلایه های نامتجانس (مانند یاقوت کبود (سافایر) یا SiC) به دلیل عدم تطابق شبکه و ضریب انبساط حرارتی، بسیار چالش برانگیز است. از تکنیک های پیشرفته مانند رشد با لایه های هسته زایی (nucleation layers) و ELOG (Epitaxial Lateral Overgrowth) برای کاهش نقص ها استفاده می شود.
مهم ترین کاربرد لیزر GaN در پخش کننده های بلوری (Blu-ray Disc) با طول موج ۴۰۵ نانومتر (بنفش) است. این طول موج کوتاه امکان ذخیره سازی داده با چگالی بالا (۲۵ گیگابایت بر لایه) را فراهم کرد. همچنین در پروژکتورهای لیزری (منابع نور آبی و سبز)، چراغ های جلوی خودروهای لوکس (لیزر لایت)، میکروسکوپ های فلورسانس، تحریک فلورسانس در پزشکی و زیست شناسی، و در تحقیقات علمی کاربرد دارند. لیزرهای سبز (۵۲۰-۵۳۰ نانومتر) برای نمایشگرهای تمام رنگی و نشانگرهای سبز با توان بالا استفاده می شوند.
چالش های لیزرهای GaN شامل طول عمر (به ویژه در توان بالا و طول موج های بلندتر مانند سبز) که به دلیل "افت سبز" (green gap) و نقص های بلوری است. هزینه تولید نیز نسبت به لیزرهای GaAs بالاتر است. با این حال، پیشرفت مداوم در کیفیت بلورها و طراحی ساختار، کاربردهای آنها را گسترش می دهد. لیزرهای GaN نمادی از دستیابی بشر به منابع نوری با طول موج کوتاه و کارایی بالا هستند.
