Speichermedien erleben ihr blaues Wunder

Fraunhofer Forscher wollen mittels eines neuen Lasers die Kapazität einer DVD auf 20 GByte steigern

Weltweit arbeiten Forscher an immer größeren, schnelleren und preisgünstigeren digitalen Speichern. Eine Schlüsselkomponente hierfür sind blaue oder violette Laser. Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts haben die erste europäische violette Laserdiode entwickelt.

Gegenüber den herkömmlichen roten Diodenlasern haben blaue einen entscheidenden Vorteil: Sie strahlen Licht mit einer deutlich kürzeren Wellenlänge aus. Deshalb lässt es sich besser bündeln und die Informationen können dichter geschrieben werden. Welchen großen Einfluss die Bündelung des Lichts hat, zeigt schon der Sprung von CD zur DVD. Während in herkömmlichen CD-ROM-Laufwerken Infrarotlaser mit einer Wellenlänge von 780 nm arbeiten, werden bei der DVD-Technik kurzwellige Laser eingesetzt, die im sichtbaren roten Wellenlängenbereich bei 640 nm emittieren: So ist es möglich, statt nur 650 MByte wie bei einer CD-ROM bis zu 4,7 GByte zu speichern.

„Durch den Einsatz von blauen beziehungsweise violetten Diodenlasern mit etwa 420 nm Wellenlänge ließe sich die Kapazität der DVD auf 20 GByte steigern“, erklärte Professor Joachim Wagner vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF.

Doch lange Jahre scheiterte die Herstellung blauer Laser an Materialproblemen. Denn herkömmliche Halbleiter-Werkstoffe der Optoelektronik wie Galliumarsenid oder Galliumphosphid geben nur infrarotes oder rotes Licht ab. „Kurzwellige Leucht- und Laserdioden erfordern die Beherrschung eines anderen Halbleitermaterialsystems – das der Gruppe III-Nitride mit Galliumnitrid als prominentestem Vertreter“, erläutert Wagner. Die Herstellung qualitativ hochwertiger einkristalliner Schichten wie sie für Diodenlaser benötigt werden, ist bei Galliumnitrid jedoch sehr schwierig: Da es nicht als massiver Einkristall vorliegt, muss ein anderes Material – meist Saphir oder Siliziumkarbid – als Unterlage dienen, um den Kristall gezielt Schicht für Schicht wachsen zu lassen.

Bisher stellt die japanische Firma Nichia als einziges Unternehmen blaue Laser her. Um das attraktive Zukunftsgeschäft mit kurzwelligen Halbleiterlasern nicht allein den asiatischen Anbieter zu überlassen, startete das Bundesforschungsministerium 1998 ein Verbundprojekt. Gemeinsam arbeiten Osram Opto Seminconductors in Regensburg, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik in Freiburg, die Universitäten in Ulm und Stuttgart sowie die TU Braunschweig an der Entwicklung der ersten europäischen blauen Halbleiterlaserdioden.

„Dieses Jahr konnte der Verbund einen Laser im Dauerbetrieb zeigen“, berichtet Wagner von den Ergebnissen des Projekts. Die Laserdiode erzeugt einen Lichtstrahl mit einer Wellenlänge von 420 nm. Die Forscher planen jedoch bereits ein Nachfolgeprojekt. „Wir wollen die Laserdiode noch weiter verbessern. Insbesondere die Lebensdauer im Betrieb soll gesteigert werden“, nennt der Fraunhofer-Wissenschaftler die neuen Ziele.

Kontakt:
Joachim Wagner, Tel.: 0761/5159352 (günstigsten Tarif anzeigen)

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