Quantenhügel statt Glühwendel

Französische Physiker entwickeln neues Verfahren für weiß strahlende Leuchtdioden - günstigere Produktion von effizienteren Lichtquellen möglich

Sophia-Antipolis (Frankreich) - Die Tage der von Edisons Glühbirne sind gezählt. In den kommenden Jahren werden sie zunehmend von Energiesparlampen mit kleinen Leuchtstoffröhren ersetzt werden. Noch sparsamer sind weiß strahlende Leuchtdioden, die allerdings noch relativ teuer sind. Mit einem vereinfachten Produktionsverfahren, das französische Wissenschaftler entwickelt haben, könnte auch diese Hürde in Kürze überwunden werden. In der Fachzeitschrift "Applied Physics Letters" präsentieren sie Licht emittierende Quantenstrukturen, mit denen sich die Herstellungskosten senken und die Lichtausbeute steigern lassen.

"Verglichen mit heutigen Weißlicht-LED mit Leuchtstoffen können monolithische LED in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt werden", schreiben Benjamin Damilano und seine Kollegen vom CRHEA-Forschungszentrum in Sophia-Antipolis in der Nähe von Cannes. Wie bei den bisher produzierten Weißlicht-LED nutzen die Forscher die Mischung von blauem und gelb-grünem Licht, um weißes Licht zu erhalten. Doch statt auf eine blau leuchtende LED auf der Basis der Halbleiter Galliumnitrid und Galluimindiumnitrid eine zusätzliche Leuchtstoffschicht für den Gelbanteil zu setzen, erzeugen sie gleich beide Lichtfarben mit den filigranen Quantenstrukturen.

Elektrisch angeregt werden dazu blaue Lichtteilchen in der unteren Halbleiterschicht erzeugt. Diese treffen auf eine weitere Quantenstruktur, die sie teilweise durchdringen. Einige Lichtteilchen werden aufgefangen und regen die Quantenstruktur zu einer Aussendung von gelb-grünen Photonen an. Von außen betrachtet erstrahlt die das Modul in einem hellen Weißlicht.

Heute können diese ersten Prototypen, die ohne eine weitere Leuchtstoffschicht auskommen, noch nicht mit den im Handel angebotenen Leuchtdioden konkurrieren. Doch haben sie das Potenzial, durch einen optimierten Aufbau aus weniger Strom mehr Licht zu erzeugen. Gelingt der Schritt in die Serienfertigung, werden die Kosten für Weißlicht-LED weiter fallen und zu einer ernsthaften Konkurrenz für die heute propagierten Energiesparlampen.