Schaltbare Zwei-Farben-Lichtquelle auf Si-Chip

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 die Farbe Grün folgte.

Nun können die Physiker die Farbe des ausgesandten Lichtes der Siliziumprobe gezielt zwischen den beiden Farben Blau und Rot wechseln lassen. Je nach Höhe des an die Siliziumprobe angelegten Stroms schalten sie 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 Siliziumchips eingebaut werden, teilt das FZD mit.

Für die Herstellung der Testelemente bringen die Forscher auf eine Siliziumoberfläche eine nur hundert Nanometer dicke Isolator-Schicht aus Siliziumdioxid auf. In diese wird mit Hilfe eines Ionenstrahls das Element Europium eingetragen. Die Besonderheit von Europium besteht darin, dass sich zwei verschiedene Arten von Störstellen infolge unterschiedlicher chemischer Wertigkeiten dieses Elements aus der Gruppe der Seltenen Erden 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 draußen vor Ort preiswert, sicher und schnell auf verschiedene Verunreinigungen hin zu untersuchen. (dsc)