De kleur van het licht dat door een LED wordt uitgestraald, kan worden aangepast door de grootte van hun halfgeleiderkristallen te veranderen. LMU-onderzoekers hebben nu een slimme en economische manier gevonden om dat te doen, die zich leent voor productie op industriële schaal.

In tegenstelling tot onze oude vriend, de gloeilamp, light-emitting diodes (of LED's) produceren licht met een gedefinieerde kleur binnen het spectrale bereik van het infrarood tot het ultraviolet. De exacte golflengte van de emissie wordt bepaald door de chemische samenstelling van de gebruikte halfgeleider, dat is het cruciale onderdeel van deze apparaten. In het geval van sommige halfgeleidende materialen, de kleur kan ook worden afgestemd door de grootte van de kristallen waaruit de lichtemitterende laag is samengesteld, op de juiste wijze te wijzigen. In kristallen met afmetingen in de orde van enkele nanometers, kwantummechanische effecten beginnen zich te doen gelden.

LMU-onderzoekers hebben nu in samenwerking met collega's van de Universiteit van Linz (Oostenrijk) een methode ontwikkeld voor de productie van halfgeleidende nanokristallen van bepaalde grootte op basis van het goedkope mineraaloxide dat bekend staat als perovskiet. Deze kristallen zijn extreem stabiel, wat ervoor zorgt dat de LED's een hoge kleurgetrouwheid vertonen - een belangrijk kwaliteitscriterium. Bovendien, de resulterende halfgeleiders kunnen op geschikte oppervlakken worden afgedrukt, en zijn dus voorbestemd voor de vervaardiging van LED's voor gebruik in displays.

Het cruciale element in de nieuwe methode is een dunne wafer, slechts enkele nanometers dik, die is gevormd als een wafel. De depressies dienen als kleine reactievaten, waarvan de vorm en het volume uiteindelijk de uiteindelijke grootte van de nanokristallen bepalen. "Optimale metingen van de grootte van de kristallen werden verkregen met behulp van een fijne bundel hoogenergetische röntgenstraling bij de Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg", zegt LMU-onderzoeker Dr. Bert Nickel, lid van het Nanosystems Initiative München (NIM), een cluster van uitmuntendheid.

Bovendien, de wafels worden geproduceerd door middel van een economisch elektrochemisch proces, en kan direct in LED's worden verwerkt. "Onze oxidelagen met nanostructuur voorkomen ook contact tussen de halfgeleiderkristallen en schadelijke omgevingsfactoren zoals vrije zuurstof en water, die anders de levensduur van de leds zou beperken, " zoals Dr. Martin Kaltenbrunner van de Johannes Kepler Universiteit in Linz uitlegt. In de volgende stap, we willen de efficiëntie van deze diodes verder verhogen, en hun potentieel voor gebruik in andere toepassingen onderzoeken, zoals flexibele displays.