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Rot, grün, gelb, blau: JKU mit LEDs
aus günstigen Nanokristallen
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erstellt am
07. 08. 17
13:00 MEZ
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Raffinierte Methode mit LMU München entwickelt
München/Wien (jku) - Welche Farbe eine LED besitzt, lässt sich unter anderem über die Größe
ihrer Halbleiter-Kristalle einstellen. Wie das auf den Nanometer genau, preisgünstig und industrietauglich
möglich ist, zeigen WissenschafterInnen der Johannes Kepler Universität Linz in Zusammenarbeit mit der
Ludwig-Maximilians-Universität München jetzt anhand einer raffinierten Methode.
Anders als die gute alte Glühbirne strahlen Leuchtdioden (LED) in definierten Farben von Infrarot bis Ultraviolett.
Die genaue Wellenlänge ist dabei abhängig von der Art des Halbleitermaterials, dem Kernstück der
Dioden. Bei einigen Materialien lässt sich die Farbe sehr präzise über die Größe der
Halbleiter-Kristalle einstellen. Liegt diese nämlich im Bereich weniger Nanometer, kommen Quanteneffekte zum
Tragen.
WissenschafterInnen der JKU (Abteilung Physik weicher Materie und Linz Institute for Organic Solar Cells) haben
jetzt zusammen mit ForscherInnen der Nanosystems Initiative Munich der LMU eine Methode entwickelt, mit der sie
aus dem preiswerten Mineraloxid Perowskit halbleitende Nanokristalle einer definierten Größe herstellen
können. Die Kristalle sind dabei sehr stabil, sodass die LEDs eine hohe Farbtreue besitzen - ein wichtiges
Qualitätsmerkmal. Zudem lässt sich der Halbleiter bestens in Druckverfahren einsetzen, wie beispielsweise
bei der Herstellung von Leuchtdioden für Displays.
Entscheidend für die Methode der WissenschafterInnen ist eine wenige Nanometer dünne Schicht mit waffelartiger
Struktur. Die Mulden erinnern an winzige "Reaktionstöpfe", und ihre Form und ihr Volumen geben die
endgültige Größe der wachsenden halbleitenden Nanokristalle vor. "Bestimmen kann man die Kristallgröße
am besten mit feiner hochenergetischer Röntgenstrahlung am DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron)",
erklärt der NIM-Wissenschafter Dr. Bert Nickel.
Längere Lebensdauer
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 Dr. Martin Kaltenbrunner von der Johannes Kepler Universität. "Als
nächsten Schritt werden wir versuchen, die Effizienz der Dioden weiter zu steigern und neue Anwendungsbereiche
wie zum Beispiel in flexiblen Displays zu erschließen."
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