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Dreidimensionale Leuchtdioden für die Beleuchtungstechnik der Zukunft

12.07.2012
Das Institut für Halbleitertechnik der Technischen Universität Braunschweig entwickelt in dem von der Europäischen Union geförderten Forschungsprojekt „GECCO“ ab sofort eine neue, zukunftsweisende Generation weißer Leuchtdioden.
Der neuartige dreidimensionale Aufbau der Dioden soll im Vergleich zu bisher verwendeten planaren (nahezu zweidimensionalen) Leuchtdioden eine mehr als zehnfache Menge an Lichtleistung ermöglichen. Die Fördersumme beträgt insgesamt 3,8 Millionen Euro über drei Jahre, der Anteil für die TU Braunschweig beläuft sich auf 1,2 Millionen Euro.

Moderne Hochleistungs-LEDs sind schon jetzt bei guter Effizienz sehr hell und werden mittlerweile zum Beispiel in Autoscheinwerfern eingesetzt. Der Produktionsprozess zur Herstellung solcher LEDs ist jedoch noch zu teuer, und auch die Effizienz der LEDs muss noch weiter verbessert werden.

Raster-Elektronen-Mikroskop-Bild von 3D-GaN-Säulen mit einem Aspektverhältnis (Höhe zu Breite) von 10 als Gerüst für 3D-LEDs. IHT TU Braunschweig

Winzige „Leucht-Türme“ sind viel effizienter

Das internationale Team des GECCO-Verbundprojekts mit Partnern aus Madrid, Bristol, Lodz, der OSRAM AG München und der OSRAM OS GmbH Regensburg hat sich hierfür ehrgeizige Ziele gesetzt.

Bisher werden LEDs planar aufgebaut, das heißt, schichtweise und ganz flach. Je mehr Licht man benötigt, desto größere Flächen müssen produziert werden. Dies ist teuer und umständlich. Die besondere Idee von GECCO besteht darin, die LEDs dreidimensional aufzubauen, so dass jede LED aus einem leuchtenden „Turm“ besteht, dessen gesamte senkrechte Oberfläche Licht emittiert. Dabei ist die Oberfläche des Turms natürlich viel größer als die Grundfläche einer planaren LED. Genau dieser Flächengewinn führt zu einer höheren Lichtabstrahlung.

Die LED-Herstellung wird damit kostengünstiger und der Austausch alter Glühlampen, Halogenlampen und Energiesparlampen damit noch lohnender. Immerhin werden weltweit gegenwärtig zwanzig Prozent der elektrischen Energie für Beleuchtung verwendet: das ergibt ein enormes Einsparpotential. Besondere Relevanz hat die LED-Lichttechnik für die Elektromobilität. Denn im Elektroauto muss sparsam mit elektrischer Energie umgegangen werden.
Eine Million LEDs pro Quadratmillimeter

Die Abmessungen der leuchtenden Türme liegen im Mikrometer-Bereich. Damit passen dann etwa eine Million LEDs auf eine Fläche von einem Quadratmillimeter. Dies erfordert höchste Präzision, die nur mit Produktionstechniken der Nanotechnologie erreicht werden kann.

Das GECCO Verbundprojekt wird vom Institut für Halbleitertechnik der TU Braunschweig koordiniert. Das Institut ist Teil der Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik. Die Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik setzt mit diesem Projekt ein weiteres – buchstäblich hell leuchtendes – Zeichen und stärkt ihr Forschungsprofil in der Vertiefungsrichtung Nanosystemtechnik (NanoSystemsEngineering) weiter.

Hintergrund:
Das Institut für Halbleitertechnik (IHT) ist eine Einrichtung der TU Braunschweig und gehört zur Fakultät für Elektrotechnik, Informationstechnik, Physik. Mit etwa 40 Mitarbeitern widmet sich das Institut der Erforschung von Halbleiter-Nanostrukturen und deren Anwendung unter anderem für nanoLEDs, Wasserstoff-Erzeugung, Gassensorik, thermoelektrische Generatoren, Hochtemperatur- und Nanopartikel-Sensorik sowie Solarzellen.
Kontakt:
Prof. Dr. Andreas Waag (Koordinator)
Institut für Halbleitertechnik
der Technischen Universität Braunschweig
Hans-Sommer-Straße 66
38106 Braunschweig
E-Mail: a.waag@tu-braunschweig.de
Tel.: +49-531-391-3774

Dr. Elisabeth Hoffmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.iht.tu-bs.de/

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