Präzises Leuchten

  • 10. August 2017

Preisgünstige und industrietaugliche LEDs aus Perowskit-Nano­kristallen.

Anders als Glühbirnen strahlen LEDs in definierten Farben von Infra­rot bis Ultra­violett. Die genaue Wellen­länge ist dabei abhängig von der Art des Halb­leiter­materials, dem Kern­stück der LEDs. Bei einigen Materi­alien lässt sich die Farbe zusätz­lich über die Größe der Halb­leiter-Kristalle ein­stellen. Liegt diese nämlich im Bereich weniger Nano­meter, kommen Quanten­effekte zum Tragen.

LEDs

Abb.: Die Farbe von LEDs hängt von der Art des Halb­leiter­materials und der Größe der Halb­leiter-Kristalle ab. (Bild: FreeBeer / Shutterstock)

Wissenschaftler der Uni München haben jetzt mit Kollegen von der Uni Linz eine Methode ent­wickelt, mit der sie aus dem preis­werten Mineral­oxid Perowskit halb­leitende Nano­kristalle einer defi­nierten Größe her­stellen können. Die Kristalle sind dabei sehr stabil, so dass die LEDs eine hohe Farb­treue besitzen – ein wich­tiges Qualitäts­merkmal. Zudem lässt sich der Halb­leiter bestens in Druck­ver­fahren ein­setzen wie beispiels­weise bei der Her­stellung von LEDs für Displays.

Entscheidend für die Methode ist eine wenige Nanometer dünne Schicht mit waffel­artiger Struktur. Die Mulden erinnern an winzige Reaktions­töpfe und ihre Form und ihr Volumen bestimmen die end­gültige Größe der wach­senden Nano­kristalle. „Bestimmen konnten wir die Kristall­größe am besten mit feiner hoch­energe­tischer Röntgen­strahlung am Deutschen Elek­tronen-Synchro­tron in Hamburg“, berichtet Bert Nickel vom Exzel­lenz­cluster „Nano­systems Initi­ative Munich“.

Die Dünnschichten werden über ein preiswertes elektrochemisches Ver­fahren herge­stellt und sind prak­tischer­weise direkt Bestand­teil der späteren LEDs. „Unsere nano­struktu­rierten Oxid­schichten haben dabei den zusätz­lichen Effekt, die Halb­leiter­kristalle vor Umwelt­ein­flüssen wie Sauer­stoff und Wasser zu schützen und erhöhen so die Lebens­dauer” erklärt Martin Kalten­brunner von der Uni Linz. „Als nächsten Schritt werden wir ver­suchen, die Effi­zienz der Dioden weiter zu steigern sowie neue Anwen­dungs­bereiche wie zum Beispiel in flexiblen Displays zu erschließen.“

LMU / RK

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Simulation optisch großer Bauteile

  • 14. September 2017

Das Model­lie­ren optischer An­wen­dungen wie zum Bei­spiel Richt­kopp­ler, nicht­line­are opti­sche Wellen­leiter, Nano­partikel­ausbrei­tungen sowie Meta­materi­alien ist zur Bewer­tung und Opti­mie­rung von Bau­for­men er­for­der­lich.

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