Eine winzige Säule aus Indiumgalliumarsenid auf einem Siliziumblock soll Entwicklung von Photonik-Chips beschleunigen

Nanolaser

Berkeley (USA) - Lichtteilchen können sich um ein Vielfaches schneller bewegen als Elektronen. Daher setzen viele Chiphersteller auf Photonen für die rasanten Schaltkreise der Zukunft. Als Lichtquelle müsste jedoch ein winziger Laser direkt auf einer Siliziumfläche deponiert werden können. Genau dieses Ziel erreichten nun Nanoforscher der University of California in Berkeley. Den Prototyp ihres Nanolasers, der kleiner ist als ein E.coli-Bakterium und infrarotes Licht aussendet, präsentieren sie in der Fachzeitschrift "Nature Photonics".

"Das könnte die ultimative Basis für monolithische Lichtquellen der Zukunft legen, die den Graben zwischen elektronischen und photonischen Schaltkreisen überwinden", schreiben Roger Chen und seine Kollegen von der Applied Science and Technology Group der kalifornischen Universität. Ihnen gelang es, eine sechseckige und nur einen halben Millionstel Meter kleine Säule aus Indiumgalliumarsenid auf einer Silizium-Unterlage wachsen zu lassen. Dieser so genannte III-V-Halbleiter wird bereits in Leuchtdioden verwendet und sendet auch in diesem Nanolaser kohärente, infrarote Lichtwellen aus.

Wichtig für die Erzeugung des gebündelten Laserlichts ist die hexagonale Struktur des Nanolasers. Dadurch werden nach einer elektrischen Anregung die Lichtwellen mehrmals im Material reflektiert und verstärkt. Da die Fabrikation bereits bei relativ kühlen 400 Grad Celsius funktionierte, könnte dieses Verfahren mit den etablierten Lithografie-Methoden der Chiphersteller kombiniert werden.

"Diese Technologie hat das Potenzial für eine Massenfertigung", sagt Connie Chang-Hasnain, die an den Arbeiten beteiligt war. In Zukunft wollen die Forscher die Lichtausbeute noch besser kontrollieren und vergrößern. Damit stünde nach ihren Angaben einer Verbindung von etablierten elektronischen Schaltkreisen mit einer Datenverarbeitung durch Lichtteilchen nichts mehr im Wege.