Leuchtender Transistor

Wissenschaftler an der University of Illinois at Urbana-Champaign haben einen Transistor entwickelt, der gleichzeitig als elektrischer und als optischer Schalter dienen kann. Professor Nick Holonyak Jr., der die erste funktionierende Leuchtdiode (LEDs) und den ersten im sichtbaren Lichtspektrum arbeitenden Halbleiterlaser entwickelt hat, sowie Milton Feng, Entwickler des schnellsten Bipolartransistors, berichten über ihre Erfindung in der ersten Januarausgabe der Applied Physics Letters (APL 84 151). Ihr Transistor, der elektrisch gesteuert sowohl Strom als auch Licht aussendet, könnte in absehbarer Zeit die Elektronikindustrie aufmischen.

Während herkömmliche Bipolartransistoren auf Silizium oder Germanium basieren, wird der lichtemittierende Transistor aus Gallium-Verbindungen (InGaP und GaAs) gefertigt. Die bei der Rekombination von positiven und negativen Ladungsträgern (Löcher und Elektronen) entstehenden Infrarot-Photonen in solchen Materialien wurden bislang als Verluststrom angesehen, der nur unerwünschte Wärme produziert. Professor Holonyak und Milton Feng haben die Photonen nun unter einem anderen Winkel betrachtet: In ihrem Transistor kann der Photonenstrom ebenso wie der elektrische Strom zwischen Emitter und Kollektor gezielt über den Basiseingang gesteuert werden. Damit sind die bei der Rekombination emittierten Photonen nicht mehr Abfall, sondern ein optisches Signal.

Die Rekombination gleicht prinzipiell der in Leuchtdioden (LEDs), allerdings können die im Transistor emittierten Photonen deutlich schneller geschaltet werden. In ersten Versuchen erzielten die Wissenschaftler bereits Schaltfrequenzen von 1 MHz und sie rechnen fest damit, die Geschwindigkeit noch deutlich zu erhöhen. Dann könnten die leuchtenden Transistoren als kleine optische Schalter die elektrischen Verbindungen auf Platinen ersetzen. Auch ein Prozessor würde dann nicht mehr elektrisch mit der Außenwelt verbunden, sondern kommuniziert über optische Schalter auf dem Chip mit dem Motherboard. (uk)