Färgen på ljuset från en LED kan ställas in genom att ändra storleken på deras halvledarkristaller. LMU -forskare har nu hittat ett smart och ekonomiskt sätt att göra just det, som lämpar sig för industriell produktion.

Till skillnad från vår gamla vän glödlampan, ljusdioder (eller lysdioder) producerar ljus med en definierad färg inom spektralområdet från infrarött till ultraviolett. Utsläppets exakta våglängd bestäms av den kemiska sammansättningen av den använda halvledaren, som är den avgörande komponenten i dessa enheter. För vissa halvledande material, färgen kan också ställas in genom att på lämpligt sätt ändra storleken på de kristaller som det ljusemitterande skiktet består av. I kristaller med dimensioner i storleksordningen några nanometer, kvantmekaniska effekter börjar göra sig gällande.

LMU-forskare har i samarbete med kollegor vid universitetet i Linz (Österrike) nu utvecklat en metod för framställning av halvledande nanokristaller av definierad storlek baserat på den billiga mineraloxiden som kallas perovskit. Dessa kristaller är extremt stabila, vilket säkerställer att lysdioderna uppvisar hög färgtrohet - ett viktigt kvalitetskriterium. Dessutom, de resulterande halvledarna kan skrivas ut på lämpliga ytor, och är därför förutbestämda för tillverkning av lysdioder för användning i displayer.

Det avgörande elementet i den nya metoden är en tunn skiva, bara några nanometer tjock, som är mönstrad som en våffla. Fördjupningarna fungerar som små reaktionskärl, vars form och volym bestämmer slutligen storleken på nanokristallerna. "Optimala mätningar av kristallernas storlek erhölls med hjälp av en fin stråle av högenergiröntgenstrålning vid Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) i Hamburg", säger LMU -forskaren Dr. Bert Nickel, medlem i Nanosystems Initiative Munich (NIM), ett Cluster of Excellence.

Dessutom, skivorna produceras med hjälp av en ekonomisk elektrokemisk process, och kan formas direkt till lysdioder. "Våra nanostrukturoxidskikt förhindrar också kontakt mellan halvledarkristallerna och skadliga miljöfaktorer som fritt syre och vatten, som annars skulle begränsa livslängden för lysdioderna, "som Dr Martin Kaltenbrunner vid Johannes Kepler University i Linz förklarar. I nästa steg, vi vill öka effektiviteten hos dessa dioder ytterligare, och utforska deras potential för användning i andra applikationer, som flexibla skärmar.