Material- und Struktursensorik

Lichtausstrahlende Dioden auf Quantum Dot-Basis für die Integration in Kunststoffen#

© Fraunhofer ENAS
Bandstruktur eines typischen QD-LED Set-Ups. Gezeigt ist die Einbringung des Ladungsträgers durch die lochleitende (HTL) und elektronenleitende (ETL) Schicht.

Durch ihre speziellen optischen und elektrischen Eigenschaften haben Halbleiter-Nanokristalle (engl. Quantum Dots, QDs) eine große Aufmerksamkeit im Bereich der Beleuchtungstechnik erlangt. Besonders die lichtemittierenden Dioden auf Basis dieser QDs (QD-LEDs) besitzen ein großes Potenzial, da sie in nahezu allen sichtbaren Farben hergestellt werden können und eine geringe Halbwertsbreite des emittierten Spektrums aufweisen. Dadurch sind sie auch interessant für spezielle Bereiche außerhalb der normalen Beleuchtung, wie z.B. spektroskopische Sensoren. Diese QD-LEDs sind Schichtstapel aus organischen und anorganischen Halbleitern, mit einer Schicht Halbleiter-Nanokristalle als emittierende Schicht dazwischen. Zum Aufbringen dieser Schichten bietet das Fraunhofer ENAS diverse lösemittel- als auch gasphasen-basierte Techniken an, mit denen diese QD-LEDs auch auf flexiblen Substraten wie Folien aufgebracht werden können. Derzeitig wird daran gearbeitet solche beschichteten Folien in Leichtbaustrukturen zu integrieren. Das hat zum Vorteil, dass während der Produktion Leuchtelemente in Leichtbaustrukturen integriert werden können und die Degradation der QD-LEDs durch Wasser und Sauerstoff gebremst wird.

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Beleuchtungsstärke als Funktion der Spannung für verschiedene QD-LEDs und unterschiedliche Hüllenmaterialien. Oben rechts ist die Photolumineszenz der unterschiedlichen QDs abgebildet.
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QD-LEDs mit Emissionsmaxima von 525 nm (links) und 620 nm (rechts).