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Halbleiterlaser: Pioniere unter den grünen Minilasern

Erst im vergangenen Jahr gelang die Herstellung von Halbleiterlasern, die reines grünes Licht aussenden. Dank des rasant wachsenden Methodenarsenals der Forscher geht die Entwicklung nun aber immer schneller voran. Bald werden Laserprojektoren mit brillantem Licht das ganze optische Spektrum abdecken.
Grüne LaserLaden...
An einem verregneten Samstagmorgen im Januar 2007 ging für den Präsidenten der University of California in Santa Barbara (UCSB) ein dringender Telefonanruf ein. Abrupt verabschiedete sich Henry Yang aus einer Sitzung, schnappte Regenmantel und Schirm und eilte über den windgepeitschten Campus der UCSB zu deren Solid State Lighting and Display Center (SSLDC). Als er das Zentrum erreichte, wimmelte es in dem kleinen Testlabor von Leuten, "und auch Shuji war gerade eingetroffen", erinnert sich Yang.

Shuji Nakamura, einer der Autoren dieses Beitrags, gehört dem zweiköpfigen Direktorium des mittlerweile in SSLEC (Solid State Lighting and Energy Center) umbenannten Instituts an. Mitfinanziert von rund einem Dutzend Partnerunternehmen weltweit, widmet es sich der Herstellung von Halbleitermaterialien, die möglichst effizient und kontrolliert Licht abgeben sollen.

Schon Mitte 2006 war Nakamura mit dem Millennium Technology Prize für seine mittlerweile über ein Jahrzehnt zurückliegende Erfindung der ersten leistungsfähigen, blau strahlenden Leuchtdioden (LEDs) ausgezeichnet worden und leistet seit diesem Durchbruch weiter Pionierarbeit auf dem Gebiet der Lichterzeugung auf Halbleiterbasis. Neben grünen LEDs entwickelte er auch blaue Laserdioden, wie sie in Abspielgeräten für Blu-ray-Medien, den hochauflösenden Nachfolgern der DVDs, unverzichtbar sind.

An jenem Samstag waren auch Nakamuras Kollegen Steven DenBaars, ebenfalls SSLDCDirektor, und James C. Speck in das Testlabor gekommen und diskutierten dort mit aufgeregten Studenten und Postdocs, während sie der Reihe nach Blicke durch ein Mikroskop warfen. Dann machten sie Platz für Yang, und als auch er durch das Okular sah, wurde er Zeuge eines hellen, blauvioletten Blitzes, ausgesandt von einem Chip mit glatter, glänzender Oberfläche aus Galliumnitrid (GaN).

Der Universitätspräsident war beeindruckt. An sich sind blaue Laserdioden zwar nicht revolutionär. Doch Unternehmen wie Nichia Chemical Industries im japanischen Tokushima, wo Nakamura bis zum Jahr 2000 tätig gewesen war, und Sony waren noch immer verzweifelt auf der Suche nach Verfahren, welche die Herstellung kostengünstiger GaN-Laser für den Blu-ray-Markt erlaubten. Denn bislang hatten sie bei der Produktion der Dioden mit hartnäckigen Problemen gekämpft, so dass die Stückzahlen gering und die Laserdioden teuer blieben. Wenige Tage später war aber klar: Das Kunststück ließ sich wiederholen...
Februar 2010

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Februar 2010

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