Wissenschaftlern des Israel Institute of Technology in Haifa und der Hebrew University in Jerusalem berichten in der Fachzeitschrift Science über eine neuartige Polymer-Leuchtdiode (LED) mit integrierten Halbleiter-Nanokristallen, die im nahen Infrarot emittiert und somit auch in der Telekommunikation eingesetzt werden kann. Herkömmliche Polymer-LEDs emittieren Licht bisher signifikant nur im sichtbaren Bereich und sind damit nicht für die Glasfasertechnik geeignet, da die maximale Transparenz der Fasern im fernen Infrarot liegt.
Die Vorteile der organischen LEDs liegen auf der Hand: sie sind weich, flexibel und preiswert in der Herstellung. Polymere sind in Lösungsmittel wie Wasser oder Aceton gut lösbar und die Lösung kann dann mit einer Düse ? vergleichbar mit den Düsen in Tintenstrahldruckern ? relativ einfach in dünnen Schichten aufgetragen werden. Fliesst durch die Polymerschicht ein Strom, so werden die Polymere angeregt und emittieren Licht. Allerdings nur im sichtbaren Bereich, denn die Lichtemission im Infraroten wird durch die dem Polymer eigenen Vibrationen, den Bewegungen der Atome. unterdrückt. Die Effizienz liegt daher lediglich bei 0,01 Prozent.
Damit eine Polymer-LED aber trotzdem wirkungsvoll Licht im Infraroten aussenden kann, entwickelten die Wissenschaftler um Nir Tessler winzige Halbleiter-Kristalle, die innerhalb des Polymers löslich sind und die eigentlichen Infrarotstrahler darstellen. Diese Nanokristalle bestehen aus einem Indiumarsenid-Kern und einer Hülle aus Zinkselenid. Durch die Hülle wird der Kern vom Polymer und dessen Vibrationen isoliert, so dass die Lichtemission im Infraroten nicht unterdrückt wird. In einem Einschicht-Polymer-LED konnten die Wissenschaftler die Effizienz der Lichtemission bei 1,3 Mikrometern so auf 2 bis 3 Prozent erhöhen.
Allerdings gibt es, so Tessler, noch viel zu tun. Zunächst müsse man andere Nanokristall-Polymer-Kombinationen entwickeln, um die Effizienz der LEDs auf 20 bis 30 Prozent zu steigern, und gleichzeitig die Lichtemission zu 1,5 Mikrometer hin verschieben, da dies die geeignete Wellenlänge im Bereich der Telekommunikation ist. Erste Resultate mit einer Doppelschicht-LED zeigten, so Tessler weiter, schon eine deutliche Verbesserung.
Katja Bammel
