Vorstoß ins Ultraviolette

Physik Journal – Eine elektrisch gesteuerte UV-Laserdiode arbeitet bei einer Wellenlänge von 342 nm.

Laserdioden, die bei immer kürzeren Wellenlängen emittieren, sind für chemische Analysen und Datenspeicherung interessant, weil sie eine bessere Auflösung bzw. eine höhere Speicherdichte erlauben. Blue-ray-Laufwerke z. B., der künftige Speicherstandard, beschreiben die Discs mit einem Laser, der eine Wellenlänge von 405 m hat.

Japanischen Wissenschaftlern von Hamamatsu Photonics ist es nun gelungen, eine Laserdiode bei 342 nm Wellenlänge zum Leuchten zu bringen, die elektrisch betrieben wird. Sie arbeitet bei Zimmertemperatur und erreicht eine Ausgangsleistung von 16 mW. Zwar gab es in der Vergangenheit bereits Experimente mit Laserdioden, die zwischen 343 und 365 nm emittierten, aber detaillierte Charakteristika haben Forschungsgruppen nur für Dioden veröffentlicht, die jenseits von 350 nm emittieren.

Abb.: Kurzwellige Laserdioden ermöglichen neue Anwendungen in Datenspeicherung und Analyse. (Quelle: Hamamatsu Photonics)

Die Wissenschaftler bei Hamamatsu nutzen als aktive Schicht der Laserdiode AlGaN, das wegen seiner großen Bandlücke von 3,4 eV bei Wellenlängen kürzer als 365 nm emittieren kann. Sie verzichten auf Indium-Cluster, die blau-violette Laserdioden in ihrer aktiven Schicht nutzen, um Elektronen und Löcher zu lokalisieren. Denn InN hat eine sehr kleine Bandlücke, was die Emission bei kürzeren UV-Wellenlängen unterbindet. Dadurch steigt allerdings die Wahrscheinlichkeit für unerwünschte Rekombinationen in der aktiven Schicht. Deshalb müssen die Wissenschaftler darauf achten, dass die AlGaN-Schicht mit möglichst wenigen kristallinen Irregularitäten wächst. Die Forscher nutzen dazu eine metallorganische Gasphasen-Epitaxie. In Verbindung mit weiteren AlGaN-Schichten, die unterschiedliche Molanteile an AlN haben, lässt sich schließlich ein Quantentopflaser aufbauen. Die Japaner hoffen, dass sie die Laserwellenlänge noch stärker verkürzen können, indem sie die Irregularitäten des Kristallgitters weiter verringern.

Michael Vogel

Quelle: Physik Journal, August/September 2008; S. 18

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  H. Yoshida et al., Nature Photonics (AOP 27 July 2008).
  http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2008.135