Prototyp: Laser für rotes, grünes und blaues Licht

Allein die Größe ummantelter Cadmiumselenid-Strukturen bestimmt die Wellenlänge
In dieser kleinen Laserdiode sind spezielle Halbleiter für die Aussendung des Lichts verantwortlich
In dieser kleinen Laserdiode sind spezielle Halbleiter für die Aussendung des Lichts verantwortlich
© Nasa, gemeinfrei
Providence (USA) - Blau für Blu-Ray-Player, Rot für Laserpointer oder Drucker: Laserdioden aus den unterschiedlichsten Element-Kombinationen finden sich in vielen Alltagsgeräten. Doch nun schafften es amerikanische Physiker, aus nur einem einzigen Material – Cadmiumselenid – Laser für rotes, blaues und grünes Licht herzustellen. Möglich wurde dies durch winzige, sogenannte Quantenpunkte, bei denen nicht die chemische Zusammensetzung, sondern allein deren Größe für die verschiedenen Lichtfarben verantwortlich war. Ihren Prototyp stellten sie in der Fachzeitschrift „Nature Nanotechnology“ vor.

„Heute braucht man für ein Laserdisplay mit frei wählbaren Farben drei verschiedene Materialsysteme für drei verschiedene Laser“, sagt Arto Nurmikko von der Brown University in Providence. Einfacher und günstiger könnten die dazu notwendigen Laserdioden in Zukunft allein mit dem Verbindungshalbleiter Cadmiumselenid produziert werden. Die Grundlage dafür legten Nurmikko und Kollegen mit winzigen Nanopartikeln, die sie in einem nasschemischen Verfahren zwischen zwei spezielle Spiegelflächen, den Bragg-Reflektoren, deponierten. Angeregt von einem weiteren Laser sendeten Quantenpunkte mit einem Durchmesser von 2,5 Nanometern blaues Licht, etwas größere jedoch grüne oder bei fast doppeltem Umfang sogar rote Lichtteilchen aus. Von den Spiegeln reflektiert entstand ein gepulster Laserstrahl aus gebündeltem Licht.

Um Leistungsverluste bei dieser Lichterzeugung zu vermeiden, konnten jedoch nicht die nackten Nanopartikel genutzt werden. Erst mit einem hauchdünnen Mantel aus einer Zink-Kadmium-Schwefel-Legierung stieg die Lichtausbeute etwa um das 1.000-fache an und erreichte prinzipiell nutzbare Intensitäten. Mit diesen ummantelten Quantenpunkten könnten nun in günstigen Verfahren Laserdioden mit einstellbaren Wellenlängen entwickelt werden. Allerdings funktioniert der Prototyp bisher nur als gepulste Lichtquelle und soll für eine kontinuierliche Emission von Laserlicht weiter optimiert werden. Einen Schlüssel dazu vermuten die Forscher in einer stark verdichteten Anordnung der einzelnen Quantenpunkte.

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Quelle: „Red, green and blue lasing enabled by single-exciton gain in colloidal quantum dot films“, Cuong Dang et al., Nature Nanotechnology, doi: 10.1038/nnano.2012.61


 

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