Laser aus Nanodrähten zum Leuchten bringen

1.000 übereinander gestapelt erreichen gerade den Durchmesser eines Haares: Nanodrähte sind winzig, aber mit ihnen können Schaltkreise aufgebaut werden, die Licht abstrahlen.

Die Herstellung solcher Schaltkreise war bisher aufwendig. Aber in einem deutsch-amerikanischen Forschungsprojekt ist eine neue Methode entwickelt worden, solche Schaltkreise aus Nanodrähten in großer Stückzahl, schnell und kostengünstig zusammenzubauen.

Beteiligt an diesen Forschungen ist Prof. Dr. Carsten Ronning von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Der Festkörperphysiker will diese Nanodrähte, die bisher aus Zinkoxid (ZnO) bestehen, nun gemeinsam mit Kollegen von der Harvard University weiterentwickeln. Das Projekt wird ab 2009 auch vom Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) gefördert, wie dieser gerade bestätigt hat. Mit den 15.000 Euro können in den nächsten zwei Jahren die Jenaer Doktoranden Christian Borschel und Raphael Niepelt mehrfach zu mehrwöchigen Forschungsaufenthalten nach Harvard reisen.

Im Gegenzug werden aus Harvard im nächsten Jahr zwei Doktoranden an die Friedrich-Schiller-Universität kommen. Hier können sie an Teilchenbeschleunigern arbeiten, die es in Harvard nicht gibt. Das Jenaer Institut für Festkörperphysik verfügt hingegen sogar über zwei Teilchenbeschleuniger – ein dritter, kleinerer wird ab nächster Woche montiert.

„Dank der Förderung durch den DAAD können wir das Projekt, das bereits seit zwei Jahren aus Instituts- und Drittmitteln betrieben wird, erweitern und vertiefen“, sagt Prof. Ronning und freut sich v. a. über die Chance, „dass unsere Doktoranden damit noch internationaler ausgebildet werden können“.

Da im neuen Projekt die Nanodrähte weiterentwickelt werden sollen, um für photonische Bauelemente genutzt werden zu können, sind Teilchenbeschleuniger eine notwendige Voraussetzung. Durch sie wird das bisher benutzte Zinkoxid mit Ionen beschossen, Experten nennen dies Dotieren. Diese Ionenimplantation soll die optischen Eigenschaften der Halbleiter-Nanodrähte modifizieren. Konkret wollen die Physiker die Zinkoxid-Nanodrähte mit Übergangsmetallen oder seltene Erd-Atome dotieren, „da diese spektral scharfe Linien durch intra-atomare optische Übergänge erzeugen können“, erläutert Prof. Ronning.

Ziele des neuen Forschungsvorhabens sind zum einen, weitere grundlegende Erkenntnisse über die Leuchtkraft der Nanodrähte und ihre geometrischen Grenzen zu gewinnen. Außerdem wollen die Physiker die dotierten Nanodrähte in elektronische Schaltkreise einbauen, um Leuchtdioden unterschiedlicher Farbe zu erzeugen. Solche Leuchtzentren sollen schließlich als Basis eines elektrisch getriebenen Lasers dienen. „Die Jenaer Fähigkeiten in der Synthese und Dotierung der Nanodrähte verbunden mit dem Know-how aus Harvard zur elektrischen Kontaktierung der Bauelemente werden uns sicher zu den erhofften Ergebnissen führen“, glaubt Ronning fest an die Realisierung.

Kontakt:
Prof. Dr. Carsten Ronning
Institut für Festkörperphysik der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Helmholtzweg 5, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947300
E-Mail: carsten.ronning[at]uni-jena.de