Fernziel Grüne Laserdioden

Polarisationseffekte in Gruppe-III-Nitrid-basierten Heterostrukturen zu untersuchen und verschiedene Ansätze für entsprechende Anwendungen in optoelektronischen Bauelementen zu erforschen, ist das Ziel der überregionalen Forschergruppe „PolarCoN“.

Acht Forscherteams der TU Berlin, TU Braunschweig, ETH Zürich und den Universitäten Magdeburg, Regensburg, Stuttgart und Ulm wollen damit die so genannte „Grünlücke“ schließen, die die heute noch sehr geringe optische Effizienz von GaN basierten grünen Licht-Emittern im Vergleich zu entsprechenden blauen und ultravioletten Leucht- und Laserdioden beschreibt. Diese Arbeiten sollen schließlich in die Verwirklichung einer grün emittierenden Laserdiode im GaN-Materialsystem münden.

Die Einrichtung der Forschergruppe haben kürzlich die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Schweizerische Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung bewilligt. In der ersten Projektphase (2008-2011) werden die Arbeiten mit rund zwei Millionen Euro unterstützt.

Als eine der wesentlichen Hürden wird der polare Charakter der auf GaN beruhenden Materialklasse angesehen, insbesondere bei Bauelementen, die entlang der heute best-untersuchten c-Kristallachse orientiert sind.

Haupt-Schlagrichtung des PolarCoN-Teams, koordiniert von Professor Ferdinand Scholz (Universität Ulm), wird die Epitaxie von Bauelement-Strukturen in nicht- oder semipolaren Kristall-Richtungen sein, wofür neue Strategien entwickelt werden müssen, um eine Reihe von Material- und Struktur-Problemen zu lösen. In einem anderen Ansatz sollen die internen elektrischen Felder durch eine Anpassung der Polarisation mit geeigneten Material-Kombinationen auf der Basis von AlGaInN minimiert werden.

Die Forschergruppe wird somit die Epitaxie von fehlerfreien nicht-polaren Materialien bearbeiten einschließlich der Herstellung von frei-stehenden nicht- und semipolaren GaN-Substraten. Hierauf werden dann optoelektronische Bauelement-Strukturen abgeschieden mit einer klaren Ausrichtung auf nicht-polare Laserdioden mit Emission im längerwelligen grünen Spektralbereich. Die hierfür notwendigen Bausteine – unter anderem aktive Quantenfilme, n- and p-Dotierung, Bauelement-Prozessierung, Laserspiegel-Herstellung – werden von den beteiligten Gruppen des Konsortiums vorangetrieben und zusammengeführt, entschieden unterstützt durch theoretische Modellierungsarbeiten.

Beteiligte Institutionen:
Institut für Optoelektronik, Universität Ulm – Koordinator
Institut für Festkörperphysik, TU Berlin
Institut für Angewandte Physik, TU Braunschweig
Institut für Experimentelle Physik, Otto-von-Guericke Universität Magdeburg
Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Universität Regensburg
Institut für Halbleiteroptik und Funktionelle Grenzflächen, Universität Stuttgart

Integrated Systems Laboratory, ETH Zürich

Weitere Informationen Ferdinand Scholz, Institut für Optoelektronik, Universität Ulm, e-mail: ferdinand.scholz@uni-ulm.de, Tel. 0731 50-26052