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Nano-LED: Ausgabe 18/2020, 05.11.2020

Sehr hell und effizient

Ein neues LED-Design, das von einem Expertenteam entwickelt wurde, zu dem auch Wissenschaftler des «National Institute of Standards and Technology» (NIST) gehören, könnte der Schlüssel zur Überwindung eines seit langem bestehenden Effizienzmangels dieser Lichtquellen sein.

Autor: Henning Wriedt, USA-Korrespondent

Bilder: B. Nikoobakht, N. Hanacek/NIST

Das Konzept, das bereits mit mikroskopisch kleinen LEDs im Labor demonstriert wurde, erreicht eine erhebliche Steigerung der Helligkeit sowie die Fähigkeit, Laserlicht zu erzeugen – alles Eigenschaften, die diese NanoLEDs sowohl in einer Reihe von grossflächigen als auch miniaturisierten Anwendungen sehr wertvoll machen könnten.

Bis 1000-fache Helligkeitssteigerung
Das Team, zu dem auch Wissenschaftler der University of Maryland, des Rensselaer Polytechnic Institute und des IBM Thomas J. Watson Research Center gehören, hat seine Forschungsarbeit in einem Bericht in «Science Advances» detailliert beschrieben. Das interessante Bauelement zeigt eine 100- bis 1000-fache Helligkeitssteigerung im Vergleich zu herkömmlichen, submikrometergrossen LED-Designs. «Es handelt sich um eine neue Architektur für eine LED-Herstellung», sagte Babak Nikoobakht vom NIST, der das neue Design entworfen hatte. «Wir verwenden die gleichen Materialien wie bei herkömmlichen LEDs. Der Unterschied bei unserem Design ist dessen Form.»

Eine neue Ära der Beleuchtung
LEDs gibt es schon seit Jahrzehnten, aber erst die Entwicklung von hellen LEDs hatte einen Nobelpreis gewonnen und eine neue Ära der Beleuchtung eingeleitet. Doch selbst moderne LEDs haben eine Einschränkung, die ihre Designer immer noch frustriert.

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Das Finnen-LED-Pixeldesign umfasst die «leuchtende» Zinkoxidfinne (violett), isolierendes dielektrisches Material (grün) und einen Metallkontakt (gelb auf grün). Die mikroskopisch kleinen Finnen, die das Forscherteam zu kammartigen Arrays angeordnet hat, zeigen im Vergleich zu herkömmlichen LED-Designs im Submikrometerbereich eine 100- bis 1000-fache Steigerung der Helligkeit. Die Finnen sind in etwa 5 µm lang.