Informationen transportieren mit winzigen LED´s

Wissenschaftler der Nationalen Universität von Singapur haben energieeffiziente und ultra dünne lichtemitierende Dioden (Englisch: light ermitting diodes, LEDs) entwickelt. Diese ermöglichen die Kommunikation auf einem neuen Level.

Lichtquellen, die elektrische Signale in optische umwandeln, sind in der Informationstechnologie von grundlegender Wichtigkeit. Energieeffiziente und ultraschnelle LEDs, die in einen Mikrochip integriert werden und Informationen transportieren können, sind eines der Schlüsselelemente wenn es um die Ermöglichung der Datenkommunikation mit hohem Volumen geht.

Zweidimensionale (2D) Halbleiter, die aus Graphen ähnlichem, atomisch dünnem Material bestehen, haben kürzlich grosse Aufmerksamkeit erregt. Aufgrund ihrer Grösse, den ausgeprägten Proportionen der Lichtemissionen und der Aussicht auf die Möglichkeit von on-chip Integration. Während den letzten Jahren waren Wissenschaftler zwar erfolgreich in der Produktion von LEDs, die auf Materialen wie Graphen und Ähnlichem basieren. Die Realisierung von effizienten Lichtemissionen war bisher aber immer eine grosse Herausforderung.

Ein effizientes LED-Gerät wandelt den grössten Teil seiner elektrischen Energie in Lichtemissionen um. Frühere Studien an LEDs, die auf 2D Halbleitern basieren, kamen zu dem Ergebnis, dass eine grosse Menge von elektrischem Strom nötig ist, um Licht zu erzeugen. Das bedeutet, dass immer auch ein wesentlicher Teil der eingespeisten Energie verloren geht, da sie nicht in Licht, sondern in andere Energien wie beispielsweise Hitze umgewandelt wird.




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Das Team von Forschern fand heraus, dass der Verlust von eingespeister Energie durch eine Isolationsschicht, die das Auslaufen des Stromes verhindert, merklich reduziert werden kann. Diese Schicht ist nur ein paar Nanometer dick und dämpft den Energieverlust ohne eine nennenswerte Zunahme von elektrischem Wiederstand. Durch weitere Optimierung der dünnen Isolationsschicht konnte der für das erzeugen von Licht benötigte Strom im Vergleich zu den auf 2D Halbleitern basierenden LEDs um mehr als das 10’000-fache verringert werden.“Die von uns erfundenen Geräte können auf einem sehr niedrigen Stromlevel funktionieren, da das Design des Gerätes sicherstellt, dass eine minimale Menge des Stroms verschwendet wird“, sagt der Leiter des Teams von Wissenschaftlern, Herr Goki Eda, ein Proffessor für Physik und Chemie an der Nationalen Universität in Singapur.

„Durch das Optimieren der Materialqualität, zusammen mit dem Design des Gerätes und den Herstellungsmethoden ist es möglich geworden, eine effiziente Lichterzeugung zu schaffen und trotzdem die präzise Kontrolle auf dem Nanoscale-Level zu haben. Dies wird mit grosser Wahrscheinlichkeit einen grossen Einfluss auf die zukünftige Entwicklung von Informationstechnologien haben“, so sagt Eda.

Quellen: Universität Singapur

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