Der sogenannte UV-VCSEL (vertical-cavity surface-emitting laser) funktioniert ähnlich wie die schon lange gebräuchlichen LEDs (light emitting diodes), die z.B. in Ampeln zu finden sind. Die VCSELS bestehen aus ultradünnen Halbleiterschichten, die Photonen emittieren, wenn Strom durch sie fließt oder Strahlung auf sie fällt. Halbleitermaterialien wie Galliumnitrid und Aluminiumnitrid emittieren im Ultravioletten, allerdings liegt die Effizienz bei der Umwandlung der elektrischen Energie in Strahlungsenergie lediglich bei einem Prozent.
Der Durchbruch gelang den Wissenschaftlern um Jung Han, als sie zur Materialmischung Indium hinzufügten. Dadurch stieg die Effizienz der VCSELS auf gut zwanzig Prozent. Leider verschiebt sich durch den Zusatz von Indium die Wellenlänge auf 380 Nanometer und liegt somit an der Grenze des ultravioletten Bereiches.
Der UV-VCSEL existiert momentan nur als Prototyp und wird durch andere, größere Laser optisch gepumpt. Allerdings hoffen die Wissenschaftler, dass ihr Laser in zwei Jahren wie andere kommerzielle Schaltelemente elektrisch gepumpt wird.
Wird der Halbleiterlaser mit Phosphor beschichtet, so erzeugt er weisses Licht. Die Erzeugung von weissem Licht erfolgt wie bei den Gasentladungsröhren: die Wände der Röhre sind mit Phosphor beschichtet. Fällt nun das ultraviolette Licht, das durch Strom erzeugt wird, auf die Phosphorschicht, so wird weisses Licht abgestrahlt.
Weisses Licht ist besonders bei der Beleuchtung von Innenräumen gefragt. Als Lichtquellen dienen heute Gasentladungslampen wie die Neonröhre und Glühbirnen, die durch UV-VCSELS ersetzt werden könnten. Der VCSEL besitzt eine bis zu zehnmal längere Lebensdauer als die leicht zerbrechlichen und mit giftigem Quecksilberdampf gefüllten Gasentladungslampen. Von der Einführung der UV-VCSELS um 2025 versprechen sich die Wissenschaftler weltweit Einsparungen von 100 Milliarden Dollar und eine Abnahme der Kohlenstoff-Emissionen um gut 350 Millionen Tonnen jährlich.
Katja Bammel, Newswise und Electronic Letters (Ausgabe vom 12. Oktober).
