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NIM nanosystems initiative munich
Meldung

Freitag, 04. August 2017

Rote, grüne, gelbe, blaue…

LED aus Nanokristallen

Foto: Foto Ruhrgebiet / fotolia.com

Foto: Foto Ruhrgebiet / fotolia.com

Welche Farbe eine LED besitzt, lässt sich unter anderem über die Größe ihrer Halbleiter-Kristalle einstellen. Wie das auf den Nanometer genau, preisgünstig und industrietauglich möglich ist, zeigen NIM-Wissenschaftler der LMU München jetzt anhand einer raffinierten Methode.

Anders als die gute alte Glühbirne strahlen Leuchtdioden (LED) in definierten Farben von Infrarot bis Ultraviolett. Die genaue Wellenlänge ist dabei abhängig von der Art des Halbleitermaterials, dem Kernstück der LEDs. Bei einigen Materialien lässt sich die Farbe zusätzlich über die Größe der Halbleiter-Kristalle einstellen. Liegt diese nämlich im Bereich weniger Nanometer, kommen Quanteneffekte zum Tragen.


NIM-Wissenschaftler der LMU München haben jetzt mit Kollegen von der Universität Linz eine Methode entwickelt, mit der sie aus dem preiswerten Mineraloxid Perowskit halbleitende Nanokristalle einer definierten Größe herstellen können. Die Kristalle sind dabei sehr stabil, so dass die LEDs eine hohe Farbtreue besitzen – ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Zudem lässt sich der Halbleiter bestens in Druckverfahren einsetzen wie beispielsweise bei der Herstellung von LEDs für Displays.


Entscheidend für die Methode der Wissenschaftler ist eine wenige Nanometer dünne Schicht mit waffelartiger Struktur. Die Mulden erinnern an winzige „Reaktionstöpfe“ und ihre Form und ihr Volumen bestimmen die endgültige Größe der wachsenden Nanokristalle. „Bestimmen konnten wir die Kristallgröße am besten mit feiner hochenergetischer Röntgenstrahlung am Deutschen Elektronen-Synchrotron in Hamburg“, berichtet der NIM-Wissenschaftler Dr. Bert Nickel.


Die Dünnschichten werden über ein preiswertes elektrochemisches Verfahren hergestellt und sind praktischerweise direkt Bestandteil der späteren LEDs. “Unsere nanostrukturierten Oxidschichten haben dabei den zusätzlichen Effekt, die Halbleiterkristalle vor Umwelteinflüssen wie Sauerstoff und Wasser zu schützen und erhöhen so die Lebensdauer” erklärt Dr. Martin Kaltenbrunner von der Johannes Keppler Universität. „Als nächsten Schritt werden wir versuchen, die Effizienz der Dioden weiter zu steigern, sowie neue Anwendungsbereiche wie zum Beispiel in flexiblen Displays zu erschließen.“

 

Publikation:

Confining Metal-Halide Perovskites in Nanoporous Thin Films. S. Demchyshyn, J. Roemer, H. Groiss, H. Heilbrunner, C. Ulbricht, D. Apaydin, A. Böhm, U. Ruett, F. Bertram, G. Hesser, M. Scharber, N.Serdar Sariciftci, B. Nickel, S. Bauer, E. D. Głowacki, M. Kaltenbrunner. Science Advances online (4 August 2017)

 

Kontakt:

PD Dr. Bert Nickel (Opens external link in new windowLink)

Ludwig-Maximilians-Universität
Fakultät für Physik
Lehrstuhl für Experimentalphysik (Prof. Rädler)
Geschwister-Scholl-Platz 1
80539 München

Phone: +49-(0)89-2180-1460

Mail: nickel(at)lmu.de

 

Universität Linz:

Assoz. Univ.-Prof. DI Dr. Martin Kaltenbrunner (Opens external link in new windowLink)

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