Material für Nobelpreise

Die Freiberger Compound Materials GmbH beschäftigt sich mit der Herstellung von Substraten aus den Verbindungshalbleitern Galliumarsenid, Indiumphosphid und Galliumnitrid. Die Erforschung der Grundlagen der Elektronik, die auf diesen Materialien beruhen, wurde mit Nobelpreisen für Physik ausgezeichnet. Heute findet man die damals entwickelten Technologien in allen Geräten moderner Kommunikations- und Heimelektronik.

Physik Nobelpreis 2014: Blaue Leuchtdioden

LEDs bestehen aus dünnen Halbleiterschichten, an die eine kleine Spannung angelegt wird. Infolgedessen wandern Elektronen von der Kathode in Richtung der Anode, gleichzeitig werden positive Ladungsträger – sogenannte Löcher – von der Anode in Richtung der Kathode transportiert. Treffen Loch und Elektron zusammen, wird Licht freigesetzt, dessen Wellenlänge von der sogenannten Bandlücke des verwendeten Halbleitermaterials abhängt.

Wenn man Leuchtdioden der drei verschiedenen Farben – rot, grün und blau – oder eine blaue LED mit einem photolumineszierenden Material kombiniert, lässt sich weißes Licht erzeugen. Während es rote Leuchtdioden auf Basis von Galliumarsenid bereits seit fast fünfzig Jahren gibt, erstrahlten blaue oder grüne Leuchtdioden (LED) jedoch erst zu Beginn der 1990er-Jahre.

Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura - Gewinner des Physik Nobelpreises 2014.
Foto: © Nobel Media AB. Alexander Mahmoud

Für ihre blauen LEDs wählten Akasaki, Amano und Nakamura den Halbleiter Galliumnitrid. Eine besondere Herausforderung bestand darin, dieses Material in ausreichend hoher Qualität und mit der passenden Dotierung herzustellen. 1986 gelang es Akasaki und Amano erstmals einen hochwertigen Galliumnitridkristall zu produzieren. 1992 präsentieren sie ihre blaue Leuchtdiode. Nahezu zeitgleich erreichte auch Nakamura dieses Ziel, allerdings setzte er andere (sehr ökonomische) Verfahren ein. mehr Information

Physik Nobelpreis 2000: Hochfrequenzschaltkreise

Schnelle opto- und mikroelektronische Komponenten, die auf geschichteten Strukturen von Verbindungshalbleitern, sogenannten Heterostrukturen, aufbauen, befinden sich z.B. in Mobiltelefonen, Glasfaserübertragungstechnik, CD - Spielern, Strichcodelesern, Laserzeigern u.v.m. Mit der Heterostrukturtechnik werden auch lichtstarke Leuchtdioden hergestellt, die in Bremslichtern von Autos, Verkehrsampeln und anderen Warnlichtern verwendet werden. In Zukunft können wohl auch Glüh- und Halogenlampen durch Leuchtdioden ersetzt werden.

Von 1954 bis 1957 war Kroemer in den RCA (Radio Corporation of America) Laboratories in Princeton beschäftigt, wo er 1957 eine bahnbrechende Arbeit über einen aus verschiedenen Elementen zusammengesetzten "Heterotransistor", besonders für hohe Verstärkungen und Frequenzen geeignet sein sollte, veröffentlichte. 1963 schlugen Alferov (Joffe-Institut Leningrad) und Kroemer unabhängig voneinander das Prinzip des Doppel-Heterostruktur-LASER vor. mehr Information