Rund 50 Gigabyte speichern die DVD-Scheiben der kommenden Generation. Die im Wettstreit stehenden Standards Blu-Ray und HD-DVD nutzen dazu blau-violette Laser, deren Licht mit einer Wellenlänge von 405 Nanometern einzelne Datenpunkte schreiben und auslesen kann. Ein Vielfaches dieser Datenmenge könnte in Zukunft mit ultravioletten Lasern auf die schillernden Scheiben gebannt werden. Die Basis dazu legten nun japanische Forscher mit einer neuen Leuchtdiode (LED). Wie sie in der Zeitschrift Nature (Vol. 441, S. 325) berichten, kann sie Licht mit Wellenlängen von 210 Nanometern aussenden.
“Ultraviolette Festkörper-Lichtquellen sind attraktiv für Speicher mit hoher Datendichte, die biomedizinische Forschung und für die Reinigung und Sterilisation von Wasser und Luft”, schreiben Yoshitaka Taniyasu und seine Kollegen von den
NTT Basic Research Laboratories im japanischen Atsugi. Um den derzeitigen Rekordwert für eine Leuchtdiode von 210 Nanometern Wellenlänge zu erreichen, nutzten sie einen bisher von LED-Forschern nicht beachteten Verbindungshalbleiter, Aluminiumnitrid (AlN). Dank der besonderen Struktur seiner elektronischen Niveaus – der so genannten Bandlücke – kann Aluminiumnitrid für die Aussendung von ultravioletten Photonen verwendet werden.
In ihrem Prototyp dotierte das Team um Taniyasu hauchdünne AlN-Schichten einerseits mit Silizium-, andererseits mit Magnesium-Atomen. Dadurch herrscht ein Mangel (p-Typ) oder ein Überschuss (n-Typ) an Elektronen vor. Durch eine elektrische Spannung erzeugte Elektronen-Loch-Paare können in dem mehrschichtigen Aufbau einer AlN-Leuchtdiode nun wieder zueinander finden, rekombinieren und dabei Lichtteilchen aussenden. Diese Eigenschaft macht Aluminiumnitrid ebenfalls interessant für die Entwicklung von ultraviolett-strahlenden Halbleiterlasern, die für das Schreiben und Auslesen von Datenpunkten auf einer DVD geeignet sind.
Bis die neue UV-LED jedoch in Serie gefertigt werden kann, muss sowohl der Herstellungsprozess als auch die Lichtausbeute noch optimiert werden. Aber ebenso wie die Entwicklung eines UV-Lasers auf Aluminiumnitrid-Basis scheint das nur eine Frage der Zeit zu sein. Danach werden DVD-Scheiben mit Speicherdichten von mehreren hundert Gigabyte nicht lange auf sich warten lassen.
Jan Oliver Löfken
