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 Langlebigere Satelliten, weniger Weltraumschrott
09.04.2020 | Universität Stuttgart

nachricht Zweifel an grundsätzlichen Annahmen zum Universum
09.04.2020 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: Breites Spektrum: Neuartiges Hybridmaterial erweist sich als effizienter Fotodetektor

Digitalkameras, aber auch viele andere elektronische Anwendungen benötigen lichtempfindliche Sensoren. Um den steigenden Bedarf an solchen optoelektronischen Bauteilen zu decken, sucht die Industrie nach neuen Halbleitermaterialien. Diese sollten nicht nur einen möglichst breiten Wellenlängenbereich erfassen, sondern auch preisgünstig sein. Ein in Dresden entwickeltes Hybridmaterial erfüllt beide Anforderungen. Himani Arora, Physik-Doktorandin am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), wies nach, dass sich eine metallorganische Verbindung als Breitband-Fotodetektor verwenden lässt. Da es keine teuren Rohstoffe enthält, kann es in großen Mengen preisgünstig produziert werden.

Metallorganische Gerüste (Metal-Organic Frameworks, MOFs) haben sich in den vergangenen zwanzig Jahren zu einem gefragten Materialsystem entwickelt. Die...

Im Focus: Broad spectrum: Novel hybrid material proves an efficient photodetector

Digital cameras as well as many other electronic devices need light-sensitive sensors. In order to cater for the increasing demand for optoelectronic components of this kind, industry is searching for new semiconductor materials. They are not only supposed to cover a broad range of wavelengths but should also be inexpensive.

A hybrid material, developed in Dresden, fulfils both these requirements. Himani Arora, a physics PhD student at Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR),...

Im Focus: Langlebigere Satelliten, weniger Weltraumschrott

Forschende der Universität Stuttgart nehmen innovatives induktives Plasmatriebwerk auf Helicon-Basis in Betrieb

Erdbeobachtungssatelliten für niedrige Flughöhen, kleiner, leichter und billiger als herkömmliche Modelle: Das sind die Ziele des EU- Projekts „DISCOVERER“, an...

Im Focus: X-ray vision through the water window

The development of the first high-repetition-rate laser source that produces coherent soft x-rays spanning the entire 'water window' heralds the beginning of a new generation of attosecond technology

The ability to generate light pulses of sub-femtosecond duration, first demonstrated some 20 years ago, has given rise to an entirely new field: attosecond...

Im Focus: Innovative Technologien für Satelliten

Er kommt ohne Verkabelung aus und seine tragende Struktur ist gleichzeitig ein Akku: An einem derart raffiniert gebauten Kleinsatelliten arbeiten Forschungsteams aus Braunschweig und Würzburg. Für 2023 ist das Testen des Kleinsatelliten im Orbit geplant.

Manche Satelliten sind nur wenig größer als eine Milchtüte. Dieser Bautypus soll jetzt eine weiter vereinfachte Architektur bekommen und dadurch noch leichter...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Werkzeugmaschinen-Kolloquium AWK’21 findet am 10. und 11. Juni 2021 statt

06.04.2020 | Veranstaltungen

Interdisziplinärer Austausch zum Design elektrochemischer Reaktoren

03.04.2020 | Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

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

Preisgekröntes Projektmanagement

09.04.2020 | Förderungen Preise

Breites Spektrum: Neuartiges Hybridmaterial erweist sich als effizienter Fotodetektor

09.04.2020 | Materialwissenschaften

Bayreuther Genetiker entdecken Regulationsmechanismus der Chromosomen-Vererbung

09.04.2020 | Biowissenschaften Chemie

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