Großer Erfolg für Bremer Physiker: Blauer Laser realisiert

Halbleiterforschung: Fortschritt bei optischer Datenübertragung und -speicherung

Bremer Physikern ist es als erster Universität in Europa und der dritten weltweit gelungen, blaue Laser zu realisieren. Am Institut für Festkörperphysik hat die Arbeitsgruppe von Professor Detlef Hommel eine Galliumnitrid-basierte Laserdiode im blau-violetten Spektralbereich bei Raumtemperatur realisiert. Damit ist ein wissenschaftlicher Durchbruch gelungen: Flache Laser-Fernsehbildschirme mit bisher nicht erreichter Bildqualität oder außergewöhnlich hohe optische Speicherkapazitäten beispielsweise in DVD’s (Digital Versatile Disc) rücken in den Bereich des Machbaren. Obwohl bereits Firmen vor allem in Japan an der Umsetzung solcher GaN-Laserdioden in zukünftigen optischen Speichermedien arbeiten, erregte der Erfolg der Bremer Halbleiter-Forscher weltweites Aufsehen.

Erst optische Methoden ermöglichen den gegenwärtigen Umfang der weltweiten Datenverarbeitung, -übertragung und -speicherung. Zentraler Bestandteil der optischen Systeme ist die Lichtquelle. Halbleiterlaser wiederum sind die optimalen Lichtquellen: Sie sind einfarbig, von hoher Intensität, lassen sich über lange Strecken hinweg fokussieren; sie sind zudem effizient, sparsam, robust und billig, also tauglich für die Massenproduktion

Die Bremer Arbeiten am blauen Laser, die seit vier Jahren von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen eines Schwerpunktprogramms gefördert werden, sind eine Gemeinschaftsarbeit mit der Gruppe von Professor Marc Ilegems von der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Die Motivation für die Entwicklung kurzwelliger Laserdioden – in Wissenschaft und Wirtschaft – ist der Einsatz in optischen Speichern. Je kürzer die Wellenlänge, desto kleiner der Flächenbedarf pro Informationseinheit. Mit einer blauen Laserdiode (400 – 420 nm) kann beispielsweise die Speicherkapazität in DVD’s von gegenwärtig 4,7 Gigabyte (640 nm einer roten Laserdiode) auf über 20 Gigabyte gesteigert werden.

Ein anderes, bedeutendes Anwendungsgebiet, welches auch in der „Deutschen Agenda Optische Technologien für das 21. Jahrhundert“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und Technologie eine wichtige Rolle spielt, ist die Visualisierung. Gemeint ist damit die Bilderzeugung durch Ablenkung und Modulation roter, grüner und blauer Laserstrahlen, den sog. RGB-Lasern. Rot , grün und blau sind die Grundfarben, aus denen sich alle anderen durch Mischung erzeugen lassen. Angestrebt sind flache Displays hoher Farbbrillianz, die umweltverträglich sind und wenig Energie verbrauchen. Langfristiges Ziel ist der Einsatz der Laserprojektion auch im Heimbereich. Da die RGB-Laser jeweils echt einfarbiges Licht hoher spektraler Reinheit ausstrahlen, wird in Zukunft das Laser-TV mit einem wesentlich breiteren Farbspektrum die bisherigen Farbbildröhren ersetzen. Während rote Laserdioden bereits kommerziell erhältlich sind, stecken die Arbeiten zu den grünen und blauen Lasern noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase.

Die Bremer Gruppe ist bereits seit Jahren führend bei den grün emittierenden Laserdioden auf Zinkselenid-Basis. Dieses Materialsystem birgt eine Reihe von Problemen in sich, die dazu führen, dass die Lebensdauer solcher Laserdioden für praktische Anwendungen noch zu kurz ist. Im Sommer 2001 konnte in Bremen der weltweit erste Cadmiumselenid-Quantenpunktlaser realisiert werden – ein wichtiger Schritt, um die Langzeitstabilitätsprobleme zu lösen. Die Bremer Forscher sind die einzigen, die jetzt über beide Schlüsseltechnologien zur Realisierung sowohl grüner als auch blauer Laserdioden verfügen. Unterstützt wurden die Arbeiten im Institut für Festkörperphysik neben der DFG auch durch das Land Bremen im Rahmen des Zentrums für Mikrosystemtechnik MCB. Die Bremer Physiker lassen auch in Zukunft weitere zukunftsweisende Forschungserfolge erwarten – gut für Wissenschaft und Wirtschaft in der Bundesrepublik.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Fachbereich Physik/Elektrotechnik
Institut für Festkörperphysik
Bereich Halbleiterepitaxie
Prof. Dr. Detlef Hommel
Tel. 0421 / 218 2950
Fax: 0421 / 218 4581
E-Mail: hommel@physik.uni-bremen.de