Rot und blau auf Siliziumchip


Silizium zum Leuchten, genauer: zur Elektrolumineszenz, zu bringen, ist keine einfache Aufgabe, denn in seiner natürlichen Form gibt es freiwillig nur wenige Lichtquanten frei. Physiker am Forschungszentrum Dresden-Rossendorf können nun 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.

Für die Herstellung der Testelemente bringt die Gruppe um Dr. Wolfgang Skorupa auf eine Siliziumoberfläche eine nur hundert Nanometer dicke Isolator- Schicht aus Siliziumdioxid auf. In diese wird mit Hilfe von schnellen geladenen Atomen 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.

COMPAMED.de; Quelle: Forschungszentrum Dresden-Rossendorf