Direkt zum Inhalt
Organische Elektronik

Als die Diode ein Laser werden wollte

Organische Laserdioden sind bisher immer noch ein Forschertraum. Eine neue Diode könnte der Pionier auf diesem Gebiet sein.
Prinzip einer Organischen Leuchtdiode

Leicht, flexibel und einfach herzustellen: Die Elektronik auf Basis von organischen Verbindungen gilt als besonders zukunftsträchtig. Zur Marktreife haben es organische Leuchtdioden (OLEDs) inzwischen geschafft – sie lassen Bilder über Displays und Fernseher flimmern. Aber die Forscher haben mit den Dioden noch Größeres vor: Sie sollen zur Laserdiode aufsteigen. Ein Team um den Wissenschaftler Chihaya Adachi von der Kyushu-Universität in Japan ist diesem Wunsch mit einer neuen Diode etwas näher gekommen.

Das Prinzip einer Laserdiode unterscheidet sich nicht sehr von einer normalen Leuchtdiode: Aus Strom wird Licht. Was aber an Licht herauskommt, ist beim Laser viel intensiver und gerichteter, wie zum Beispiel beim Laserpointer. Dafür muss man bei organischen Halbleitern jedoch deutlich höhere Stromstärken anlegen als in jedem Display oder Fernseher. Schon an dieser Voraussetzung scheiterte die Vision von organischen Laserdioden, da OLEDs solchen hohen Strömen nicht standhalten – bis jetzt.

Adachi und sein Team haben eine Diode gebaut, die bei solchen Stromstärken nichts von ihrer Leuchtkraft einbüßt. Dies haben sie dadurch erreicht, indem sie eine Isolatorschicht nanometergenau strukturierten, dass der Strom nicht beliebig durch den gesamten organischen Halbleiter fließt, sondern nur durch bestimmte Bereiche. In einer OLED läuft durch den hohen Stromfluss eine Vielzahl an Prozessen ab: So werden – was erwünscht ist – viele so genannte Exzitonen im Material erzeugt – angeregte Zustände zwischen Elektronen und ihren Löchern, die entstehen, wenn die Elektronen ihren Platz verlassen. Dieser Prozess ist gewollt, denn das Exziton sendet das gewünschte Licht aus, wenn sein Elektron wieder in das Loch zurückfällt und damit überschüssige Energie freisetzt. Es kommt aber auch zu unerwünschten Wechselwirkungen, wenn sich so viele Exzitonen und andere Ladungsträger auf einem Haufen tummeln: Die Teilchen stoßen zusammen und geben ihre Energie anstatt als Licht zum Beispiel als Wärme ab. Indem die Forscher den Stromfluss durch die Nanostruktur auf bestimmte Gebiete begrenzten und mehr "Freiraum" für die Licht erzeugenden Exzitonen schafften, wurden einige dieser ungewollten Kollisionen verhindert. Adachis Bauteil ist damit zwar immer noch "nur" eine Leuchtdiode – aber dennoch ein Schritt zum Laser.

Organische Laserdioden könnten endlich die grün-gelben Wellenlängen im sichtbaren Lichtspektrum erzeugen, an denen herkömmliche Laser bis heute scheitern. Auch reizt die Forscher, dass die Farbe der kohlenwasserstoffbasierten Laserdiode innerhalb eines breiten Spektrums individuell einstellbar sein könnte – eine Fähigkeit, die Laserdioden auf Basis anorganischer Materialien wie Indium- oder Galliumarsenid nur sehr begrenzt besitzen. Genutzt werden letztere Dioden zum Beispiel in Laserdruckern, elektronischen Laufwerken und bei Glasfaserkabeln zur Datenübertragung.

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Vielen Dank!

SciViews