Photonische Kristalle: schillernd und vielseitig

Nanostrukturierte Silizium-Kristalle können Licht sammeln und so als photonische Schalter dienen. Eine Funktion wäre es z. B. Signale optisch zu übertragen, wodurch sie die Computer schneller und die Solarzellen effizienter machen würden. Das Zentrum für Innovationskompetenz SiLi-nano® erforscht, wie das genau geht.

Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste chemische Element in der Erdkruste. Es wird aus Sand hergestellt und ist breit verfügbar. Mit nanotechnologischen Methoden können Silizium neue Eigenschaften verliehen werden, so dass es in der Optoelektronik genutzt werden kann.

Licht statt Spannung

Daten und Signale in Lichtgeschwindigkeit auszutauschen, spart nicht nur Zeit, sondern auch Energie. Die Gruppe Silicon2Light arbeitet an einem elektrisch gepumpten, auf Silizium basierenden Laser mit veränderbarer Emissionswellenlänge. Mit schnellen Lichtpulsen statt langsameren Spannungspulsen sind ultraschnelle Computerprozessoren möglich.

Silizium als Ausgangsbasis

Die Forschung in diesem Bereich hat einen Einfluss auf Computerchips, weil diese auf Silizium basieren. In den herkömmlichen Chips sind die Atome aber anders angeordnet, als das in herkömmlichen Lasermaterialien der Fall ist. Für eine optische und schnellere Datenübertragung müsste also die Kristallstruktur des Siliziums in Computern so verändert werden, dass sie Licht auffangen und aussenden kann.

Lichtausbeute steigern

Mit photonischen Kristallen lässt sich auch die Lichtausbeute von Solarzellen steigern. Die Gruppe Light2Silicon arbeitet zudem daran, das einfallende Licht mit Up- und Down-Konversion in den für Solarzellen nutzbaren Bereich zu verschieben. Dafür verantwortlich sind Materialien, die die eigentliche Solarzelle im Modul umgeben.

 

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