Nanotechnologie bei LEDs

Durch fortschrittliche Nanotechnologie können bei der Herstellung von LEDs die Chips deutlich effizienter hergestellt und die Lichtausbeute pro Chip gesteigert werden. Das Hauptbauteil einer LED ist ein Chip, der aus Halbleiterverbindungen besteht. Auf der Oberfläche des Chips ist ein Plättchen angebracht, welches mit dem Goldraht verbunden ist. Die Unterseite bildet ein leitender Reflektor. All dies ist mit einer kleinen Kunststoffkuppel abgedeckt.

Kleinste Strukturen sorgen für mehr Oberfläche

Mittels Nanotechnologie werden auf den Chip ein große Anzahl mikroskopisch kleiner Strukturen aufgebracht. Diese winzigen Säulen erhöhen die Oberfläche des Chips, die Licht emittiert und erhöhen somit die Lichtausbeute. Solche LEDs werden 3D-Nano-LEDs genannt, da die Oberfläche nicht glatt, sondern dreidimensional ist. Unter dem Mikroskop ähnelt die Oberfläche einer Ansammlung von Hochhäusern. Und genau wie bei Hochhäusern, die die Wohnfläche bei gleicher Grundstücksfläche maximieren, wird so auch die Fassadenfläche (also die Oberfläche) der Chips erhöht.

Mehr Effizienz bei Fertigung und höhere Lichtausbeute

Eine LED-Chip-Fabrik arbeitet mit sogenannten Wafern. Ein solcher Wafer ähnelt optisch einer großen DVD, dient jedoch bei der Herstellung von LED-Chips als eine Art Unterlage. Während der Herstellung werden auf den Wafer Halbleitermaterialien in extrem dünnen Schichten gesetzt und anschließend in eine Vielzahl kleiner Chips zerteilt. Da demnach die Oberfläche der begrenzende Faktor ist, kann durch diese Fertigungstechnik eine höhere Ausbeute erzielt werden.

Um diese Struktur zu erzeugen, wird über die oberste Halbleiterschicht eine Maskierungsschicht gelegt, die Öffnungen mit wenigen hundert Nanometern Durchmesser aufweist. Durch diese Öffnungen „wachsen“ die Säulen der Nano-LED anschließend durch. Jede Säule wird schlussendlich noch mit einem transparenten Kontaktmittel überzogen, damit die komplette Oberfläche mit Strom versorgt ist.

Durch die Etablierung von Fertigungs-Verfahren mit Hilfe von Nanotechnologien sollten zukünftige LEDs noch heller und effizienter und auch deren Herstellung günstiger werden.