Lys fra silicium nanokrystal LED'er

(Phys.org) — Siliciumnanokrystaller har en størrelse på nogle få nanometer og har et højt lysende potentiale. Forskere fra KIT og University of Toronto/Canada er nu lykkedes med at fremstille siliciumbaserede lysemitterende dioder (SiLED'er). De er fri for tungmetaller og kan udsende lys i forskellige farver. Holdet af kemikere, materialeforskere, nanovidenskabsmænd, og opto-elektroniske eksperter præsenterer sin udvikling i Nano bogstaver tidsskrift.

Silicium dominerer i mikroelektronik og fotovoltaikindustrien, men har længe været anset for uegnet til lysdioder. Imidlertid, dette gælder ikke for nanoskopiske dimensioner:Små siliciumnanokrystaller kan producere lys. Disse nanokrystaller består af et par hundrede til tusinde atomer og har et betydeligt potentiale som højeffektive lysudsender, som blev demonstreret af holdet af professor Uli Lemmer og professor Annie K. Powell fra KIT samt professor Geoffrey A. Ozin fra University of Toronto. I et fælles projekt, det er nu lykkedes forskerne at fremstille højeffektive lysemitterende dioder af siliciumnanokrystallerne.

Indtil nu, Fremstilling af silicium lysemitterende dioder har været begrænset til det røde synlige spektralområde og det nære infrarøde. Hvad angår effektiviteten af ​​siliciumdioder, der udsender rødt lys, forskere fra Karlsruhe er allerede i top i verden. "Kontrolleret fremstilling af dioder, der udsender flerfarvet lys, imidlertid, er en absolut nyhed, " forklarer Florian Maier-Flaig, videnskabsmand fra Light Technology Institute (LTI) i KIT og doktorand ved Karlsruhe School of Optics and Photonics (KSOP). KIT-forskere justerer specifikt farven på det lys, der udsendes af dioderne, ved at adskille nanopartikler afhængigt af deres størrelse. "I øvrigt, vores lysemitterende dioder har en overraskende langtidsstabilitet, som ikke er nået før, Maier-Flaig rapporterer. Den øgede levetid for komponenterne i drift skyldes kun brugen af ​​nanopartikler af én størrelse. Dette forbedrer stabiliteten af ​​de følsomme tyndfilmskomponenter. Kortslutninger på grund af overdimensionerede partikler er udelukket.

Udviklingen foretaget af forskerne fra Karlsruhe og Toronto er også kendetegnet ved en imponerende homogenitet i de lysende områder. KIT-forskerne er blandt de få hold i verden, der ved, hvordan man fremstiller sådanne enheder. "Med de væskebehandlede silicium-LED'er, der potentielt kan produceres på store områder såvel som til lave omkostninger, nanopartikelsamfundet går ind på nyt territorium, hvis tilknyttede potentialer næppe kan estimeres i dag. Men formentlig lærebøger om halvlederkomponenter skal omskrives, " siger Geoffrey A. Ozin, som i øjeblikket arbejder som KIT-forsker ved KIT's Center for Funktionelle Nanostrukturer (CFN).

SiLED'erne har desuden den fordel, at de ikke indeholder tungmetaller. I modsætning til cadmiumselenid, cadmiumsulfid eller blysulfid, der anvendes af andre grupper af forskere, det silicium, som denne gruppe bruger til de lysemitterende nanopartikler, er ikke giftigt. I øvrigt, det er tilgængeligt til lave omkostninger og meget rigeligt på jorden. På grund af deres mange fordele, SiLED'erne vil blive videreudviklet i samarbejde med andre partnere.