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Nanometergroßen Reaktionstöpfe und unterschiedliche Farben, die erreichbar sind © Science Advances
Nanometergroßen Reaktionstöpfe und unterschiedliche Farben, die erreichbar sind © Science Advances

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Linzer Materialforscher entwickeln Leuchtdioden nach Maß

04.08.2017

Anders als Glühbirnen strahlen Leuchtdioden in der Regel nur Licht einer bestimmten Farbe ab. Wie sie im Fachjournal "Science Advances" berichteten, haben Forscher der Universität Linz nun einen industrietauglichen Weg gefunden, die Farben, in denen bestimmte Grundmaterialien leuchten, einzustellen - eine Entwicklung, die zur Verbesserung der Qualität von Bildschirmen und Displays führen könnte.

Im Fokus der aktuellen Studie stehen sogenannte Perowskite, eine Materialklasse, die unter anderem bereits erfolgreich in der Entwicklung von Solarzellen eingesetzt wird. Genauso wie sie sich aufgrund ihrer Halbleitereigenschaften zur Umwandlung von Strahlung in elektrische Energie eignen, lassen sie sich auch als Leuchtdioden einsetzen, die Strom in Licht umwandeln. Dabei strahlt jede Variante des Materials allerdings nur Licht einer bestimmten Farbe ab.

In einer Zusammenarbeit mit der Ludwig-Maximilians-Universität München ist es den Linzer Forschern nun gelungen, die Farbe, in der ein bestimmtes Material leuchtet, zu verändern. Dazu erzeugten sie winzig kleine Nanokristalle aus Perowskit, was die elektrischen Eigenschaften des Materials verändert. "Ab einer gewissen Größe kommen Quanteneffekte ins Spiel", erklärte Martin Kaltenbrunner von der Abteilung für Physik weicher Materie der Uni Linz, einer der Autoren der Studie, gegenüber der APA. "Sie bewirken, dass sich die Energie der emittierten Photonen erhöht. Somit leuchtet etwa ein Material, das normalerweise Infrarotstrahlung abgibt, rot."

Vielzahl von gleichen Nanokristallen nötig

Um eine effiziente Leuchtdiode mit einer genau bestimmten Farbe erzeugen, ist es allerdings nötig, eine Vielzahl von gleichen Nanokristallen mit möglichst genau definierten Abmessungen herzustellen. Dazu verwendeten die Forscher Trägermaterialien mit feinen Poren, in denen sie die Perowskitkristalle wachsen ließen, wobei die Größe der Poren die Größe der Kristalle bestimmte. Wie Kaltenbrunner betonte, handelt es sich dabei um ein preisgünstiges und industrietaugliches Verfahren und die in den Poren eingebetteten Kristalle sind gleichzeitig vor Umwelteinflüssen wie Sauerstoff und Wasser geschützt.

Zur Demonstration der neuen Methode haben die Forscher zunächst zwei Arten von Leuchtdioden hergestellt. Dabei konnten sie einem Grundmaterial, das normalerweise grün leuchtet, cyanfarbenes Licht und einem Infrarotemitter rotes Licht entlocken. Als nächsten Schritt wollen Kaltenbrunner und seine Kollegen versuchen, die Effizienz der Dioden weiter zu steigern sowie neue Anwendungsbereiche wie etwa flexible Displays zu erschließen.

Service: http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.1700738

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