Leuchtdiode strahlt tief-ultraviolett

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Innovation aus Japan lässt sich unter
anderem in der Medizin und auch zur Gasanalyse nutzen

Leuchtdiode strahlt tief-ultraviolett
Fluoreszenz, ausgelöst vom UV-C-Laser (Foto: Asahi Kasei, en.nagoya-u.ac.jp)
Archiv | 25.01.2020 | Forscher der japanischen Nagoya University haben zusammen mit Kollegen des Chemieriesen Asahi Kasei die erste Laserdiode entwickelt, die tief-ultraviolettes Licht emittiert. "Unsere Diode emittiert Laserlicht mit der weltweit kürzesten Wellenlänge", sagt Forschungsleiter Chiaki Sasaoka vom Center for Integrated Research of Future Electronics an der Hochschule.

Wellenlänge 271,8 Nanometer

Das Laserlicht der neuen Diode wird gepulst abgestrahlt. Die Wellenlänge liegt bei 271,8 Nanometern. Bisher lag der Rekord bei 336 Nanometern. Laserlicht in diesem Wellenlängenbereich wird auch UV-C genannt. Es kann zum Desinfizieren im Gesundheitswesen und etwa in Wasserwerken genutzt werden. Zudem lassen sich mit diesem Licht Hautkrankheiten wie Psoriasis heilen oder zumindest lindern. Auch zur Gasanalyse und zur Bestimmung der Erbinformationen ist UV-C-Licht geeignet.

 

Das Team um Sasaoka hat die elektrisch aktiven Schichten, die im Zusammenspiel Laserlicht emittieren, auf höchstwertigem Aluminiumnitrid aufgebaut. Dies sei nötig, weil minderwertiges Material zu viele Fehlstellen enthalte, die die Leistung der Diode schmälere. Sie enthält sogenannte p- und n-dotierte Schichten, die durch einen Quantentopf voneinander getrennt sind. Fließt ein elektrischer Strom durch die Diode, so treffen sich in der Mitte Elektronen und deren Gegenstücke, auch Löcher genannt. Sie vereinen sich und senden Lichtteilchen aus. Die japanischen Forscher gestalteten den Quantentopf so, dass er tief-ultraviolettes Licht emittiert.

 

Ganz gezielte Verunreinigungen

Viel Arbeit investierten die Wissenschaftler in die Konstruktion der einzelnen Schichten, aus denen die Diode aufgebaut ist. Die aktiven bestehen aus Aluminium-Gallium-Nitrid, wobei sich der Aluminiumanteil in dieser Legierung über die Höhe verändert. Dieser Gradient sorgt dafür, dass der Strom von positiv geladenen Löchern anschwillt. In einige Schichten brachten die Forscher gezielt Verunreinigungen (Doping) aus Silizium und Magnesium ein, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Die Diode emittiert gepulstes Laserlicht bei einer Spannung von 13,8 Volt, eine "bemerkenswert niedrige Spannung", wie die Forscher sagen. Jetzt arbeiten sie an einer Modifikation. Der nächste UV-C-Diodenlaser soll kontinuierlich strahlen. (pte)


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