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Stärker leuchtende Silizium-LEDs für optische Computer

Dem FZR-Forscherteam um Dr. Thomas Dekorsy soll es nun gelungen sein, die Lichtemission von Silizium-Leuchtdioden bei der Wellenlänge von 1.100 Nanometern deutlich zu erhöhen. Die Bauelemente basieren auf Silizium-Dioden, in die hochenergetische Atome (Ionen) hineingeschossen werden, was als Ionenimplantation bezeichnet wird. Diese Atome modifizieren das Silizium in der Art und Weise, dass die Lichtemission um einen Faktor 1000 ansteigt. Es bleibe jedoch ein grundlegendes Problem bestehen: Das im Halbleiter erzeugte Licht trete nur zu wenigen Prozent aus der Leuchtdiode aus, ein großer Rest von über 95 Prozent bleibe gewissermaßen "gefangen". Diesen Nachteil habe man nun durch den eingangs erwähnten neuartigen Silizium-Mikroresonator, einer Art Minispiegelanordnung von nur einem Millionstel Meter Dicke. Dadurch soll die Lichtausbeute bei einer gewünschten Wellenlänge erhöht und wesentlich gerichteter werden.

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Zu diesem Zweck wird die Leuchtdiode auf einer im Silizium vergrabenen, metallischen Schicht aus Kobaltdisilizid gefertigt. Diese Schicht dient als unterer Spiegel des Mikroresonators und gleichzeitig als elektrischer Kontakt an die Leuchtdiode. Die Fertigung dieses vergrabenen Spiegels übernahm das Forschungszentrum Jülich. Den oberen Spiegel des Mikroresonators bildet ein Stapel aus mehreren Siliziumdioxid- und Silizium-Schichten, die mit einer Genauigkeit von wenigen Nanometern im Reinraum des FZR auf die Leuchtdiode aufgebracht werden.

Siliziumwafer mit Dioden
Siliziumwafer mit Dioden

"Mikroresonator-Konzepte sind seit Anfang der 90er-Jahre bekannt", erläutert Thomas Dekorsy, Leiter der Abteilung Halbleiterspektroskopie im FZR. "Die Schwierigkeit bestand jedoch immer darin, dass die Resonatorspiegel aus einem Schichtstapel elektrischer Isolatoren bestehen, was die elektrische Kontaktierung der lichtaussendenden Schicht verhindert." Diese Schwierigkeit wollen die Forscher mit ihrem Konzept "elegant umgangen" und gleichzeitig die Kompatibilität zur Silizium-Prozesstechnologie gewahrt haben.

Mit dem nun vom FZR realisierten Mikroresonator-Konzept konnte demnach die Effizienz der Silizium-Leuchtdioden weiter gesteigert werden, wobei die theoretischen Grenzen des Konzepts mit der gegenwärtigen Fertigungstechnologie bei weitem noch nicht erreicht seien, versprechen die Forscher. Das Mikroresonator-Konzept wurde vom FZR als Patent ("Silizium basiertes optoelektronisches Bauelement", deutsche Patent-Nummer 10348269.5) eingereicht und erstmals in der Zeitschrift Electronics Letters (Band 40, Seiten 904 bis 906) vorgestellt.

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NeoX 12. Jul 2004

Hi , ob sich mit dieser Technik auch die "normalen" Leds in der LEistung steigern...

Nickname 12. Jul 2004

Na da hat ja jemand "blendent" den Artikel verstanden ...

der minister 12. Jul 2004

jaaaa! eine blitzende und blinkende cpu, darauf warten unsere moddingkids doch sicher...


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