Nanotråde skal give lysdioder mere hvidt lys
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser og accepterer, at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Nanotråde skal give lysdioder mere hvidt lys

For at få et perfekt hvidt lys med en LED er det nødvendigt at lave en grøn LED. For over tyve år siden beviste tre japanske forskere, at materialet gallium-nitrid kunne bruges til en blå LED, hvilket de sidste år modtog Nobelprisen i fysik for.

Blå lysdioder er i dag standardteknologi og bruges at lave hvidt lys via anvendelsen af en fosforbelægning. Men effektiviteten og lyskvaliteten af disse LED'er kan forbedres væsentligt, såfremt man også kan lave en grøn LED. Man for at ændre det blå lys til grønt er man nødt til at tilsætte indium til gallium-nitrid.

At gøre dioderne stabile er imidlertid en vanskelig sag, som blandt andre forskerne på Niels Bohr Institutet (NBI) i København og Lunds Universitet arbejder intenst på at få løst sammen med det svensk-amerikanske firma Glo, fortæller professor og institutleder på NBI Robert Feidenhans’l.

»Vi vil alle have dioder, der tænder med det samme og har de rigtige farver,« siger han.

Røntgenbillederne af hver enkelt nanotråd viser fordelingen af spredningens intensitet og mekaniske spænding i kernen af gallium-nitrid og overfladen af indium-gallium-nitrid. Spændingstilstanden viser, at overfladen passer perfekt med kernen. Foto: NBI

»Problemet er, at afstanden mellem atomerne i indium-gallium-nitrid er anderledes end i gallium-nitrid, så der kan opstå nogle mekaniske spændinger i krystalgitteret, der forringer diodens levetid eller ændrer på farven,« lyder det fra institutlederen.
Løsningen har forskerne fundet i at bygge lysdioderne af nanotråde, for jo mindre fysiske strukturer, des nemmere er det at håndtere de mekaniske spændinger, forklarer Robert Feidenhans’l.

Læs også: Tyndfilm af nanokrystaller vil sikre bedre farver på fladskærmen

Nanotrådene bliver dyrket til en højde på ca. 2 mikrometer og 400 nanometer i diameter. Den indre kerne består af gallium-nitrid, men det yderste lag består af indium-gallium-nitrid.

»Nanotrådene bliver dyrket som soldater på en række. Der er flere millioner på en cm2,« fortæller Robert Feidenhans’l.

Her ses en række nanotråde bestående af en indre kerne af gallium-nitrid (GaN), og yderst er der et lag af indium-gallium-nitrid (InGaN). Nanotrådene er cirka 2 mikrometer høje og 400 nanometer i diameter. Foto: NBI

Det er primært virksomheden Glo, der står for dyrkningen af nanotrådene sammen med forskerne på universitetet i Lund, da de har det rette udstyr til denne type tråde. Nanotråde dyrkes også på NBI i stor stil, men til elektroniske komponenter.

Forskerne på NBI står for karakteriseringsdelen, som indebærer løbende at undersøge nanotrådenes strukturer ved en synkrotronstrålingsfacilitet – en vigtig opgave for at kunne ende med den bedste konstruktion af halvlederne.

Læs også: Fremtidens computere skal blinke til hinanden

En udfordring i dag ved dyrkning af nanotråde er nemlig, at trådene bliver dyrket uhomogent.

»Vi målte på 20 nanotråde, og selv om de i princippet burde være helt ens, kan vi se, at de alligevel er forskellige og har forskellig struktur. Og hvis der er defekter i strukturen, eller hvis trådene er en smule bøjede, fungerer de ikke så godt,« siger Robert Feidenhans’l.

»Dyrkningsprocessen skal forbedres, og derfor er det vigtigt løbende at kunne se trådene og måle på de mekaniske spændinger i grænselaget,« siger han.

Ph.d.-studerende Tomas Stankevic og professor Robert Feidenhans’l har undersøgt nanotrådene med røntgenstråle-mikroskopi. Foto: NBI

NBI benytter sig af anlægget på det tyske forskningscenter DESY i Hamborg, men Robert Feidenhans’l forventer, at det nye Max IV-anlæg i Lund, som vil stå klar næste sommer, virkelig kommer til at rykke på forskningen.

Læs også: Japanere løb med Nobelprisen i fysik

MAX IV er en synkrotron, hvor elektroner i en lagerring med en omkreds af 528 meter cirkulerer med en energi på 3 gigaelektronvolt. I denne lagerring kan forskerne få adgang til både hård og blød røntgenstråling med en mere koncentreret røntgenstråle end på de fleste andre anlæg rundt om i verden.

»Max IV vil blive perfekt. Vi forventer at kunne fokusere røntgenstrålerne ned til 10 nm og scanne ned over selv en meget lille tråd. Så vil vi bedre kunne se, om og hvornår trådene er homogene under de forskellige forsøg,« siger han.

Lykkes det forskergrupperne at finde frem til en effektiv og stabil måde at producere de grønne dioder på, vil markedet formentlig blive enormt. Dioderne vil bruge langt mindre strøm end andre lyskilder og give et langt hvidere lys end eksisterende kommercielle dioder.

Robert Feidenhans’l regner med, at et tidsperspektiv, der lyder på fem år, er realistisk.

De foreløbige resultater er publiceret i tidsskriftet ACS Nano.

Kommentarer (4)

Tror lige I skal korrekturlæse starten igen.

For at lave hvidt lys kræves ikke bare en grøn men også en rød og en blå LED, medmindre man bruger flourescerende stoffer som f.eks. fosfor, men så skal man bruge blå eller UV LED'er og ikke grønne LED'er.

  • 0
  • 0