2015 Juli

Lichtschalter auf DVD

Thursday, 30th July 2015Ausgewählte Publikationen

Da sich die elektronischen Eigenschaften eines optischen Speichermaterials schneller ändern als seine Struktur, könnte es neue Anwendungen finden

In DVDs steckt möglicherweise mehr als bisher angenommen. Das Material aus Germanium, Antimon und Tellur, in dem die Datenträger Information speichern, könnte sich nämlich auch als extrem schneller Lichtschalter für die optische Kommunikation oder Datenverarbeitung eignen. Das hat ein internationales Team um Forscher des Berliner Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft und vom ICFO-Institut de Ciències Fotòniques in Barcelona herausgefunden. Der Speichermechanismus in DVDs beruht darauf, dass Laserpulse die Struktur des Materials neu arrangieren und es dabei von einem transparenten in einen intransparenten Zustand schalten. Wie die Wissenschaftler jetzt herausgefunden haben, ändern sich die optischen Eigenschaften allerdings viel schneller als die Struktur. Das könnte sich ausnutzen lassen, um neuartige photonische Bauteile zu konzipieren.

Ordnung versus Unordnung: Elektronen werden in der kristallinen Struktur einer Verbindung aus Germanium, Antimon und Tellur (GST) anders gebeugt als in der amorphen. Das Beugungsbild des Kristalls (links) lässt sich daher von demjenigen des amorphen Materials (rechts) gut unterscheiden.

DVDs dürften bald zum Auslaufmodell werden, ihr Speichermaterial aber möglicherweise nicht […] Die Verbindung Ge2Sb2Te5, von Fachleuten kurz GST genannt, könnte allerdings neue Aufgaben finden. Seinen Job in wiederbeschreibbaren DVDs verdankt das Material der Tatsache, dass Laserblitze es sehr schnell von einer stark reflektierenden kristallinen Form in eine weniger gut reflektierende ungeordnete Variante umwandeln. Die beiden Zustände codieren dann die Nullen und Einsen digitaler Information. „Wir zeigen mit unserer Arbeit, dass sich das Material auch für andere Anwendungen ausnutzen lässt als für die Datenspeicherung“, sagt Ralph Ernstorfer, Leiter einer Forschungsgruppe am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft in Berlin. „GST könnte sich etwa für Modulatoren in der optischen Kommunikation oder für Bauelemente in einer optischen Computertechnik eignen.“Die neuen Funktionen stehen dem Material offen, weil das Team um Ralph Ernstorfer und Simon Wall, Wissenschaftler am ICFO-Institut de Ciències Fotòniques, eine bislang unbekannte Eigenschaft an ihm entdeckten. Es ändert seine optischen Eigenschaften wie Transparenz, Reflektivität und Absorptionsfähigkeit nämlich instantan, während die Struktur erst verzögert auf die Anregung reagiert. Für die Wissenschaftler war das ziemlich überraschend. „Bislang dachte man, das optische Verhalten wechselten so schnell, weil sich die Struktur ändere“, sagt Ralph Ernstorfer (weiterlesen).

Originalveröffentlichung:
Lutz Waldecker, Timothy A. Miller, Miquel Rudé, Roman Bertoni, Johann Osmond, Valerio Pruneri, Robert E. Simpson, Ralph Ernstorfer und Simon Wall
Time-domain separation of optical properties from structural transitions in resonantly bonded materials