Forskere finder en ny teknik til at justere farven på LED-lysemission

Farven på lyset, der udsendes af en LED, kan indstilles ved at ændre størrelsen på deres halvlederkrystaller. LMU-forskere har nu fundet en smart og økonomisk måde at gøre netop det på, som egner sig til produktion i industriel skala.

I modsætning til vores gamle ven, glødepæren, lysemitterende dioder (eller LED'er) producerer lys af en defineret farve inden for spektralområdet fra det infrarøde til det ultraviolette. Den nøjagtige bølgelængde af emissionen bestemmes af den kemiske sammensætning af den anvendte halvleder, som er den afgørende komponent i disse enheder. I tilfælde af nogle halvledende materialer, farven kan også indstilles ved passende at modificere størrelsen af ​​de krystaller, som det lysemitterende lag består af. I krystaller med dimensioner i størrelsesordenen nogle få nanometer, kvantemekaniske effekter begynder at gøre sig gældende.

LMU-forskere har i samarbejde med kolleger ved universitetet i Linz (Østrig) nu udviklet en metode til fremstilling af halvledende nanokrystaller af defineret størrelse baseret på det billige mineraloxid kendt som perovskit. Disse krystaller er ekstremt stabile, hvilket sikrer, at LED'erne udviser høj farvegengivelse – et vigtigt kvalitetskriterium. I øvrigt, de resulterende halvledere kan printes på passende overflader, og er således forudbestemt til fremstilling af LED'er til brug i displays.

Det afgørende element i den nye metode er en tynd oblat, kun et par nanometer tyk, som er mønstret som en vaffel. Fordybningerne tjener som små reaktionskar, hvis form og volumen i sidste ende bestemmer den endelige størrelse af nanokrystallerne. "Optimale målinger af størrelsen af ​​krystallerne blev opnået ved hjælp af en fin stråle af højenergi røntgenstråling ved Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) i Hamborg", siger LMU-forsker Dr. Bert Nickel, medlem af Nanosystems Initiative München (NIM), en Cluster of Excellence.

I øvrigt, waflerne er fremstillet ved hjælp af en økonomisk elektrokemisk proces, og kan omdannes direkte til LED'er. "Vores nanostrukturoxidlag forhindrer også kontakt mellem halvlederkrystallerne og skadelige miljøfaktorer såsom frit ilt og vand, hvilket ellers ville begrænse lysdiodernes levetid, " som Dr. Martin Kaltenbrunner fra Johannes Kepler Universitetet i Linz forklarer. I det næste trin, vi ønsker at forbedre effektiviteten af ​​disse dioder yderligere, og udforske deres potentiale til brug i andre applikationer, såsom fleksible skærme.