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Gäbe es einen CD-Spieler, der dauerhaft mit einem blauen Laserstrahl arbeitet, dann könnte man viermal mehr Informationen auf eine CD pressen als bislang möglich. Doch die Technik der blauen Laser ist noch zu störanfällig. Den Ursachen dafür gehen Physiker der Universität Würzburg auf den Grund.
Die Compact-Disc-Technologie hat binnen weniger Jahre Einzug in fast alle Wohnzimmer gehalten und HiFi-Anlagen wie Computer revolutioniert. Das Herzstück jedes CD-Spielers ist ein nicht mehr als salzkorngroßer Halbleiter-Laser, dessen gebündelter Lichtstrahl die auf der CD aufgebrachten Erhöhungen abtastet. Die "Farbe" des Laserstrahls liegt dabei üblicherweise im nahen Infrarot bei einer Wellenlänge von etwa einem Tausendstel Millimeter.
Diese Wellenlänge beschränkt die Größe der Strukturen auf der CD und damit die erreichbare Datendichte, denn: "An Strukturen, die kleiner als seine Wellenlänge sind, wird das Licht nicht mehr reflektiert, sondern gebeugt", erläutert Prof. Dr. Wolfgang Faschinger vom Physikalischen Institut der Universität Würzburg. Sprich: Die Informationen auf der CD können nicht abgelesen werden. Um die Datendichten zu erreichen, die zum Beispiel für Video-Discs benötigt werden, sind daher massive Anstrengungen im Gange, die Wellenlänge des Ablese-Lasers zu verringern.
Dabei spielt die Materialklasse der sogenannten II-VI-Verbindungen eine Rolle. Diese erlauben es, Laser mit halbierter Wellenlänge zu erzeugen, also im blau-grünen Spektralbereich - damit ließe sich die Speicherdichte einer CD vervierfachen. Doch laut Prof. Faschinger leiden die bislang existierenden Bauelemente daran, daß sie nicht ausreichend belastbar sind: Während des Laserbetriebs werde der Kristall, aus dem der Laser aufgebaut ist, geschädigt. Eine genaue Analyse dieser Schäden sei der erste wichtige Schritt auf dem Weg zur Verbesserung des Bauelements.
Für eine solche Analyse ist Röntgenstrahlung sehr gut geeignet: Sie wird an einem perfekten Kristall gebeugt, was zu typischen Röntgenspektren führt. Weist die Kristallstruktur jedoch Fehler auf, dann verändert sich auch das Röntgenspektrum in charakteristischer Weise. Damit haben die Physiker ein wirkungsvolles Werkzeug in der Hand, um die Art der beim Laserbetrieb entstehenden Kristalldefekte zu untersuchen.
Doch wie Wolfgang Faschinger sagt, haben die herkömmlichen Verfahren der Röntgenbeugung einen entscheidenden Nachteil: Die Röntgenstrahlung durchdringt die untersuchten Laserstrukturen vollständig, weshalb die Forscher immer eine gemittelte Information über die gesamte Dicke der Probe erhalten. Interessanter wäre aber die Auskunft darüber, in welcher Tiefe des Laser-Kristalls die interessierenden Defekte liegen.
Am Würzburger Physikalischen Institut wurde in den vergangenen Jahren eine Methode entwickelt, mit der diese Beschränkung umgangen werden kann: Die Wissenschaftler verändern die Wellenlänge des Röntgenstrahls und damit auch seine Eindringtiefe. So können sie den Kristall schichtweise abtasten, was ihnen allerdings nur an einem Elektronenspeicherring möglich ist. Deshalb laufen die Arbeiten am Hamburger HASYLAB sowie am ERSF in Grenoble.
Prof. Faschinger hat die Würzburger Methode bisher an einfachen Test-Schichtstrukturen erprobt. In einem vom Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie geförderten Projekt will er sie nun erstmals auf tatsächliche Bauelemente wie blaue Laserdioden anwenden.
Weitere Informationen: Prof. Dr. Wolfgang Faschinger, T (0931) 888-5898, Fax (0931) 888-5142, E-Mail:
faschinger@physik.uni-wuerzburg.de
Criteria of this press release:
Materials sciences, Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
Research projects
German
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