Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schaltbare Zweifarben-Lichtquelle auf Siliziumchip

23.05.2007
Silizium ist das wichtigste Ausgangsmaterial für günstige Chips und Prozessoren. Es hat allerdings einen großen Nachteil: als so genannter indirekter Halbleiter leuchtet es kaum.

In den Labors der Mikroelektronik-Industrie wird deshalb weltweit daran gearbeitet, effizientere Lichtquellen auf Silizium-Basis zu entwickeln. Physikern im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) ist es nun erstmals gelungen, Silizium im Wechsel sowohl Blau als auch Rot leuchten zu lassen. Diese zweifarbige Lichtquelle könnte z.B. die Entwicklung kompakter und preiswerter Biosensoren ermöglichen. Vor kurzem wurde das Patent auf das neue Forschungsergebnis angemeldet.

Silizium zum Leuchten, genauer: zur Elektrolumineszenz, zu bringen, ist keine einfache Aufgabe, denn in seiner natürlichen Form gibt es freiwillig nur wenige Lichtquanten frei. Das Forschungszentrum Dresden-Rossendorf beschäftigt sich seit mehreren Jahren erfolgreich mit der Herstellung von Silizium-basierten Lichtquellen (Lichtemittern). Zuerst war es den Physikern gelungen einen blau-violetten Lichtemitter herzustellen, der dann die Basis für einen Si-basierten Optokoppler wurde.

Im Jahr 2004 fand die Weltpremiere für ultraviolettes Licht statt, dem dann auch die Farbe Grün folgte. Nun können die Physiker die Farbe des ausgesandten Lichtes der Siliziumprobe gezielt zwischen zwei Farben - Blau und Rot - wechseln lassen. Sie schalten, je nach Höhe des an die Siliziumprobe angelegten Stroms, zwischen Blau und Rot um. Die gute Integrierbarkeit dieser Lichtemitter mit der etablierten Siliziumtechnologie ist dabei von entscheidender Bedeutung, denn der zweifarbige Nano-Wechselschalter könnte preiswert und einfach in herkömmliche Silizium-Chips eingebaut werden.

... mehr zu:
»FZD »Lichtquelle

Für die Herstellung der Testelemente bringt die Gruppe um Dr. Wolfgang Skorupa auf eine Siliziumoberfläche eine nur hundert Nanometer (ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter) dicke Isolator-Schicht aus Siliziumdioxid auf. In diese wird mit Hilfe von schnellen geladenen Atomen (Ionenstrahl) das chemische Element Europium, das zur Gruppe der "Seltenen Erden" gehört, eingetragen. Die Besonderheit von Europium besteht darin, dass sich zwei verschiedene Arten von Störstellen infolge unterschiedlicher chemischer Wertigkeiten des Europiums im Oxid ausbilden können. Diese sind auch die Ursache für die Lumineszenz im blauen und roten Farbbereich. Je nach Stärke des angelegten Stromes wird die eine oder die andere Störstelle zum Leuchten angeregt.

Zur Anwendung kann die farbige Wechselschaltung etwa im Bereich von Biosensoren kommen. So könnte die neue Silizium-Lichtquelle dabei helfen, Umweltproben vor Ort in der Natur preiswert, sicher und schnell auf verschiedene Verunreinigungen hin zu untersuchen.

Die Ergebnisse wurden vor kurzem im Fachjournal "Applied Physics Letters" veröffentlicht: S. Prucnal, W. Skorupa, J. M. Sun, M. Helm, "Switchable two-color electroluminescence based on a Si metal-oxide-semiconductor structure doped with Eu", in: Applied Physics Letters 90, 181121 (2007).

Weitere Informationen:
Prof. Manfred Helm / Dr. Wolfgang Skorupa
Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Tel.: 0351 260 - 2260 / -3612
m.helm@fzd.de / w.skorupa@fzd.de
Pressekontakt:
Dr. Christine Bohnet
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Bautzner Landstr. 128, 01328 Dresden
Tel.: 0351 260 - 2450 oder 0160 969 288 56
Fax: 0351 260 - 2700
c.bohnet@fzd.de
Information:
Das FZD erbringt wesentliche Beiträge der Grundlagenforschung sowie der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung zu folgenden Fragestellungen:
o Wie verhält sich Materie unter dem Einfluss hoher Felder und in winzigen Dimensionen?
o Wie können Tumorerkrankungen frühzeitig erkannt und wirksam behandelt werden?
o Wie schützt man Mensch und Umwelt vor technischen Risiken?
Dazu werden 6 Großgeräte eingesetzt, die europaweit unikale Untersuchungsmöglichkeiten auch für auswärtige Nutzer bieten.

Das FZD ist mit ca. 700 Mitarbeitern das größte Institut der Leibniz-Gemeinschaft (www.wgl.de) und verfügt über ein jährliches Budget von rund 54 Mill. Euro. Hinzu kommen etwa 7 Mill. Euro aus nationalen und europäischen Förderprojekten sowie aus Verträgen mit der Industrie. Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören 84 außeruniversitäre Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung. Leibniz-Institute arbeiten interdisziplinär und verbinden Grundlagenforschung mit Anwendungsnähe. Jedes Leibniz-Institut hat eine Aufgabe von gesamtstaatlicher Bedeutung, weshalb sie von Bund und Länder gemeinsam gefördert werden. Die Leibniz-Institute verfügen über ein Gesamtbudget von gut 1 Milliarde Euro und beschäftigen rund 13.000 Mitarbeiter.

Dr. Christine Bohnet | idw
Weitere Informationen:
http://www.fzd.de

Weitere Berichte zu: FZD Lichtquelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor
23.02.2017 | Universität Bayreuth

nachricht Kühler Zwerg und die sieben Planeten
23.02.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2017

23.02.2017 | Veranstaltungen

Wie werden wir gesund alt? - Alternsforscher tagen auf interdisziplinärem Symposium in Magdeburg

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Heinz Maier-Leibnitz-Preise 2017: DFG und BMBF zeichnen vier Forscherinnen und sechs Forscher aus

23.02.2017 | Förderungen Preise

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: Bayreuther Forscher dringen tief ins Weltall vor

23.02.2017 | Physik Astronomie