Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Weißes Licht aus Nanosäulen

25.01.2010
Forscher des Paul-Drude-Instituts für Festkörperelektronik entwickeln gemeinsam mit der Industrie und anderen Forschungsinstituten im Rahmen eines EU-Projektes weiße Leuchtdioden (LEDs), die auf Nanosäulen basieren.

Dadurch könnte die Produktion von energiesparenden weißen LEDs deutlich billiger werden.

Weißes Licht ist eine Mischung aus den verschiedenen Spektralfarben. Weiße LEDs bestehen in der Regel aus Galliumnitrid (GaN), das auf einem Saphirsubstrat Atomlage für Atomlage als dünne Schicht gezüchtet wird. Solche LEDs produzieren zunächst blaues Licht, das mit einem Lumineszenfarbstoff teilweise in gelbes Licht umgewandelt wird. Gelbes und blaues ergibt dann weißes Licht.

Saphir als Substrat macht die Herstellung weißer LEDs jedoch sehr teuer, was der massenhaften Verbreitung der leuchtenden Winzlinge bislang noch im Wege steht. Außerdem hat das Licht der bisher erhältlichen LEDs noch nicht den optimalen Weißton.

Im Rahmen des EU-Projektes SMASH (Smart Nanostructured Semiconductors for Energy-Saving Light Solutions), das die Firma OSRAM (OS) koordiniert, wollen die Physiker anstatt der Schichten nun GaN-Säulen wachsen lassen. Das Saphir-Substrat wollen sie durch preiswertes Silizium ersetzen, das gängige Material in der Halbleitertechnik. Bislang konnte man Silizium nicht als Substrat verwenden, da GaN-Schichten darauf nicht gut wachsen: Die Kristalleigenschaften der beiden Materialien sind zu unterschiedlich, deshalb kommt es zu Verspannungen und Defekten in der GaN-Schicht, was die Lichtausbeute verringert.

Bei Nanosäulen ist das anders. "Der Einfluss des Substrats auf das Wachstum von Nanosäulen ist viel geringer, Verspannungen haben sich nach wenigen Atomschichten 'rausgewachsen'", erläutert Dr. Achim Trampert vom PDI. Erste Versuche zeigen, dass die GaN-Säulen hervorragende Kristalleigenschaften haben. Auch weisen die Säulen eine große Oberfläche auf und können somit mehr Licht bei gleicher Grundfläche abstrahlen. Das erhöht die Lichtausbeute der LEDs. Um weißes Licht zu erhalten, wollen die Forscher innerhalb der GaN-Säulen Schichten mit verschiedenem Indiumgehalt erzeugen. Der Indiumgehalt bestimmt die Wellenlänge, also die Farbe des Lichts. Die Säulen strahlen aus verschiedenen Schichten verschiedenfarbiges Licht ab, was insgesamt weißes Licht ergibt. Eine Umwandlung von farbigem Licht ist dann nicht mehr nötig.

Die Wissenschaftler müssen dabei noch viele Probleme lösen, zum Beispiel, dass die Säulen derzeit noch unregelmäßig wachsen. Idealerweise sollen sie alle exakt gleich groß sein und die gleichen Abstände zueinander haben. Auch wie viel Indium sich unter welchen Bedingungen beimischen lässt, muss noch im Detail geklärt werden. Die Aufgabe der PDI-Forscher wird es vor allem sein, zu untersuchen wie sich der Prozess des Wachstums der Nanosäulen und ihre Zusammensetzung auf ihre optischen und strukturellen Eigenschaften auswirkt. Dazu verwenden sie spektroskopische und mikroskopische Messmethoden mit hoher Auflösung.

Die Beleuchtung verbraucht heute 20 Prozent der gesamten Energie in Deutschland. Da LEDs bei weitem die effizientesten Lichtquellen sind, ließe sich mit ihnen viel Strom sparen. Bis dahin wird es jedoch noch etwas dauern: "Erst wenn weiße LEDs so günstig sind, dass sie als Massenware produziert werden können, werden sie andere Leuchtmittel in großem Stil ablösen", ist sich Dr. Achim Trampert sicher.

Weitere Partner bei SMASH:
Osram Opto Semiconductors GmbH, Università di Roma (I), ETH Zürich (CH), CEA-LETI Minatec (F), University of Bath (UK), Oxford Instruments Plasma Technology Ltd., TU Braunschweig, Universidad Politécnica de Madrid (Spain), PDI, CRHEA-CNRS (F), Obducat Technologies AB (S), MacDermid Autoyppe Ltd. (UK), International Laser Center (Slovakia)

Kontakt: Dr. Achim Trampert, Paul-Drude-Institut für Festkörperphysik, Tel.: 030 20377 280, trampert@pdi-berlin.de

Christine Vollgraf | idw
Weitere Informationen:
http://www.fv-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie
23.05.2018 | Universität Wien

nachricht Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien
23.05.2018 | Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Im Focus: Achema 2018: Neues Kamerasystem überwacht Destillation und hilft beim Energiesparen

Um chemische Gemische in ihre Einzelbestandteile aufzutrennen, ist in der Industrie die energieaufwendige Destillation gängig, etwa bei der Raffinerie von Rohöl. Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) entwickeln ein Kamerasystem, das diesen Prozess überwacht. Dabei misst es, ob es zu einer starken Tropfenbildung kommt, was sich negativ auf die Trennung der Komponenten auswirken kann. Die Technik könnte hier künftig automatisch gegensteuern, wenn sich Messwerte ändern. So ließe sich auch Energie einsparen. Auf der Prozesstechnik-Messe Achema in Frankfurt stellen sie die Technik vom 11. bis 15. Juni am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 9.2, Stand A86a) vor.

Bei der Destillation werden Flüssigkeiten durch Verdampfen und darauffolgende Kondensation des Dampfes in ihre Bestandteile getrennt. Ein bekanntes Beispiel...

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien

23.05.2018 | Physik Astronomie

Invasive Quallen: Strömungen als Ausbreitungsmotor

23.05.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie

23.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics