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Nur drei Atomlagen dick

Hauchdünne Leuchtelemente in 2D

Uni Duisburg-Essen Leuchtelement
Würde man 80.000 von dieser Leuchtelemente übereinanderlegen, wäre der Stapel nur so hoch wie ein flachliegendes Blatt Papier.
© Uni Duisburg-Essen

Wissenschaftler der UDE und Kooperationspartner haben eine nur wenige Atomlagen dünne Schicht aus Wolframdisulfid entwickelt, die leuchtet, flexibel und stabil gegenüber äußeren Einflüssen ist. Mehrere Quadratzentimeter große Flächen davon wurden bereits in Bauelemente eingebettet.

Die dünne Leuchtschicht wächst auf einer Unterlage aus Saphir, wird anschließend behutsam mithilfe eines Lackes abgehoben, auf die Trägerfolie übertragen und der Lack aufgelöst. In groben Zügen ist das der Herstellungsprozess, mittels dem Forscher vom Center for Nanointegration (CENIDE) der UDE, der RWTH Aachen und des Unternehmens Aixtron ganze Bauelemente aus dem zweidimensionalen Material entwickelt haben. Die Methode lässt sich mit dem gleichen Material und derselben Bauelementarchitektur auf weitaus größere Flächen skalieren – das macht sie industriell interessant.

Ändert sich die Biegung, ändert sich das Licht

Unter der Leitung von UDE-Professor Gerd Bacher entstanden so Leuchtelemente, die die Vorteile verschiedener Bauelementkonzepte verbinden: Die anorganische Wolframdisulfidschicht ist wenig anfällig gegenüber schädlichen Umgebungseinflüssen wie Sauerstoff oder Feuchtigkeit und zudem langzeitstabil. Durch die flexible Bauweise passt sich die Struktur jeder Form an.

Doch die Flexibilität birgt noch einen weiteren Vorteil: Biegt man die Folie, verzerrt sich das Kristallgitter der leuchtenden Schicht, und die Wellenlänge des ausgesandten Lichts – und damit die Lichtfarbe – verändert sich. Diese Änderung ist zwar mit dem bloßen Auge nicht sichtbar, aber mit Messgeräten leicht zu erfassen.

Das macht die Elemente zum Beispiel auch interessant als Sensoren. Die Forscher könnten sich etwa vorstellen, dass sie eingesetzt werden, um Verformungen oder Verbiegungen zu erkennen. Auf der anderen Seite ließe sich durch die präzise Biegung der Folie auch eine bestimmte Wellenlänge für das ausgestrahlte Licht einstellen.


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