研究人員認(rèn)為對(duì)于實(shí)現(xiàn)連續(xù)波操作，小于10kA/cm²的閾值必不可少，另一個(gè)要求是工作電壓必須小于10V，UV-B波長(zhǎng)范圍是280-315nm。

　　在先前的工作中，研究小組發(fā)現(xiàn)氮化鋁鎵（AlGaN）結(jié)構(gòu)UV-B激光二極管的一個(gè)問(wèn)題是波導(dǎo)層的自發(fā)發(fā)射，這是器件性能的寄生現(xiàn)象，可以減少電荷載流子注入到激光器的有源區(qū)域。通過(guò)減薄波導(dǎo)以提高注入效率并優(yōu)化包層以維持/增強(qiáng)激光區(qū)域的光學(xué)限制，可以提高最新器件的閾值。

　　受實(shí)驗(yàn)和模擬的啟發(fā)，研究人員使用金屬有機(jī)氣相外延（MOVPE）在AlGaN緩沖液上生產(chǎn)了一種優(yōu)化的器件，位錯(cuò)密度約為1x10⁹ /cm²，沉積在經(jīng)濺射和退火處理的AlN模板上，在n側(cè)的覆層是無(wú)意摻雜的（u-AlGaN），而在上部覆層中則摻雜了鎂，以提供p型導(dǎo)電性。

　　器件制造過(guò)程使用電感耦合等離子體（ICP）臺(tái)面蝕刻和電子束蒸發(fā)來(lái)沉積釩/金/鈦/金n電極和鎳/鉑/金p電極。二氧化硅用于電隔離n電極和p電極，接觸墊由鈦/金組成。在四甲基氫氧化銨溶液中，采用等離子刻蝕和濕法刻蝕相結(jié)合的方法制備了無(wú)涂層鏡面。

　　諧振器長(zhǎng)度為2000μm，p電極寬度為10μm的激光二極管的激光閾值電流密度為14.2kA/cm²，而該小組先前報(bào)告的類似激光二極管的激光閾值電流密度為25kA/cm²。研究人員將這種改進(jìn)歸因于增加的注射效率和光學(xué)限制。

　　在一系列具有諧振器長(zhǎng)度和p電極寬度的激光二極管的實(shí)驗(yàn)中，研究人員表示為了進(jìn)一步降低閾值電流，還需要研究其他因素。13.3kA/cm²閾值的器件具有2000μm諧振器和15μm寬的p電極。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備涉及兩個(gè)器件，這些器件生長(zhǎng)在底層AlGaN緩沖液上，位錯(cuò)密度稍高，約為~3x10⁹/cm²。

　　外延設(shè)計(jì)包括可變厚度的波導(dǎo)層（150nm和50nm）和上部包層，以及到10nm p-GaN接觸的兩個(gè)成分梯度步驟。在室溫下，相對(duì)于寄生亞峰，更薄的50nm波導(dǎo)具有更強(qiáng)的阱峰值發(fā)射。

　　非必須副峰值是由于波導(dǎo)層引起的，因此可以期望減小波導(dǎo)的厚度來(lái)減小亞峰發(fā)射。當(dāng)然，變薄波導(dǎo)會(huì)減少有源層中的光限制，模擬結(jié)果表明，樣品B的波導(dǎo)較薄，使得更多的光進(jìn)入吸收層，降低了激光效率。相對(duì)于150nm波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的100/cm，光吸收估計(jì)為260/cm。

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