Neue Materialkombi ergibt Leucht-Kristall

Hocheffiziente Nahinfrarot-LEDs versprechen neue Anwendungen, beispielsweise in der High-Speed-Telekommunikation oder für neuartige Displays. [...]

Forschern der kanadischen Universität Toronto ist es gelungen, aus zwei vielversprechenden Solarzellen-Materialien etwas Neues zu schaffen: einen hocheffizienten lichtemittierenden Kristall. Das Team hat eine Technik entwickelt, um stark leuchtende Nanopartikel – sogenannte kolloidale Quantenpunkte – in das oxidische Mineral Perowskit einzukapseln. Der Ansatz liefert hocheffiziente LEDs, die neue Anwendungsmöglichkeiten versprechen.

„Es ist eine sehr neue Idee, diese beiden optoelektronischen Materialien miteinander zu verwenden“, meint Xiwen Gong, Leiter des Forschungsprojekts. „Wir wollten von den Vorzügen beider Materialien profitieren, indem wir sie in einer soliden Matrix kombinierten.“ Denn Perowskite sind Minerale, durch die Elektronen praktisch ungehindert hindurchfließen können. Die Ladungsträger strömen so in dem neuen, schwarzen Kristall in die Quantenpunkte, die hocheffizient Elektrizität in Licht verwandeln.

Das resultierende heterogene Material ist die Basis für eine neue Familie von hochenergieeffizienten Nahinfrarot-LEDs. Solche LEDs können für verbesserte Nachtsichttechnologie oder High-Speed-Telekommunikation nutzbar gemacht werden. Die Kombination der beiden Materialien löst auch das Problem des Effizienzverlusts durch Selbstabsorption. Diese entsteht dann, wenn eine Substanz jenes Energiespektrum reabsorbiert, das sie emittiert.

Zuerst mussten jedoch die Herausforderungen bei der Kombination der beiden Materialien gemeistert werden. „Wenn man versucht zwei verschiedene Kristalle miteinander zu vermischen, formen diese oft unterschiedliche Phasen. Wir mussten daher ein neues Design entwickeln um den beiden Komponenten zu helfen, ihre Unterschiedlichkeit zu vergessen und sich in einer einzigartigen kristallinen Einheit zu verbinden“, so Gong. Die resultierende hypereffiziente LED-Technologie könnte auch Anwendungen wie Gestenerkennung, LED-Glühbirnen für den Hausgebrauch oder neue Displays ermöglichen. (pte)