Die Fertigung miniaturisierter und beweglicher Leuchtdioden
LEDs in Stecknadelgröße stehen hinter Laserpointern und elektronischen Bildschirmen. Mit dem Aufkommen der Nanotechnologie wird die Suche nach immer kompakteren elektronischen und photonischen Geräten zur Wirklichkeit. Nano-LEDs sind dafür prädestiniert, Anwendungen in der hochauflösenden Mikroskopie, der ultrahochdichten Datenspeicherung und sogar der kommerziellen Beleuchtung zu revolutionieren. Die zukünftige Massenproduktion wird schnelle, flexible und kosteneffektive Fertigungsmethoden erfordern. Wissenschaftler haben das EU-finanzierte Projekt 'A novel approach to the fabrication of nanoscale light emitting diodes' (NANOLEDS) gestartet, um die lasergetriebene Diffusion von Wasserstoffatomen (H-Atomen) in LED-Halbleiterstrukturen zu verwerten, was Kanäle im Nanomaßstab für den Stromfluss erzeugt. Diese Miniaturkanäle ermöglichen eine lokalisierte elektrische und optische Aktivierungen von Sub-Mikrometer-Bereichen der LED-Struktur. Gleichzeitig erarbeitete die Forschung neues Wissen hinsichtlich der Physik der Wasserstoffinteraktionen in Halbleiterlegierungen, an der zurzeit weltweit hohes Interesse besteht. Die Forscher demonstrierten eine starke Modifikation der elektrischen Eigenschaften von Galliumarsenidnitrid-(GaAsN)- und Galliumarsenidbismid-(GaAsBi)-Legierungen als Folge der Wasserstoffdiffusion. Ein Effekt, der ohne Lithografie- oder Ätztechniken Flexibilität und Kontrolle bietet. Der Ansatz für direktes Laserschreiben zur Steuerung der elektrischen Eigenschaften im Nanomaßstab wird die Entwicklung schneller und einfacher Fertigungstechniken für Nanotechnologie erleichtern. Die Forscher zeigten auch die verbesserten elektrischen Eigenschaften von LED-Strukturen auf der Basis von Galliummanganarsenid (GaMnAs) und mit Kohlenstoff dotiertem GaAs (GaAs:C) nach der Wasserstoffdiffusion. Außerdem zeigten die Wissenschaftler, dass die elektrischen Effekte der Wasserstoffeinführung lokal gesteuert werden können, um Nano-LEDs in GaAsN-basierten Geräten zu verwirklichen. Obwohl die Bildung von Nanokanälen wegen Defekten und Verunreinigungen mit Schwierigkeiten verbunden war, führte eine Schwerpunktänderung zur Herstellung der ersten beweglichen lichtemittierenden Fläche bei einer anorganischen LED, was durch Variation der angelegten Spannung erreicht werden konnte. Dies ermöglichte eine genaue Steuerung der Lokation der lichtemittierenden Fläche und auch eine Steigerung der Lichtintensität auf das Zehnfache. NANOLEDS leistete einen wichtigen Beitrag zur großangelegten und kosteneffektiven Fertigung von Nano-LEDs, und demonstrierte die hervorragende Steuerbarkeit der lichtemittierenden Lokalisation und der elektrischen Eigenschaften der eingesetzten Halbleitermaterialien. Die Methode für das direkte Laserschreiben zur Steuerung der Eigenschaften im Nanobereich ist der Wegbereiter für eine einfache und flexible Massenproduktion von Nano-LEDs.
