Physiker der Universit?t Bremen haben einen wichtigen Beitrag zum Verst?ndnis neuartiger atomar dünner Materialien für effiziente biegsame Displays auf gekrümmten Oberfl?chen geleistet. Die Ergebnisse hat kürzlich die international renommierte Fachzeitschrift ?Nature Communications“ ver?ffentlicht.
Wir leben in einer Welt von Displays, deren Gr??e und farbliche Brillanz st?ndig zunehmen. Bei der Weiterentwicklung der Glühbirne ist es einfach: Sie wird immer 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育 durch LEDs ersetzt, in denen sogenannte Halbleiter das Licht erzeugen. Die Einsatzm?glichkeiten von Displays sind jedoch beschr?nkt, da herk?mmliche Halbleitermaterialien eher unflexibel und starr sind. Mit organischen Leuchtdioden (OLEDs) k?nnen zwar biegsame Displays hergestellt werden, jedoch sind Lebensdauer und Lichtausbeute niedriger als bei ihren anorganischen Verwandten.
Nun sind neue Materialien im Gespr?ch, die extrem dünn sind, sehr intensiv leuchten und sich zugleich erstaunlich einfach herstellen lassen: Mit herk?mmlichem Klebeband kann man im Labor einzelne atomare Lagen von speziellen Kristallen abziehen. Besonders geeignet sind hierfür die sogenannten Van-der-Waals-Kristalle. Eine zentrale Idee ist hierbei das Prinzip des ?Lego-Baukastens“. Man kombiniert die Funktionalit?ten leuchtender und elektrisch leitender atomar dünner Materialien miteinander, indem man sie direkt aufeinanderstapelt.
Innovatives Material erm?glicht Einsatz in Sensoren und Solarzellen
Die auf diese Weise erzeugten Materialien weisen eine enorme mechanische Stabilit?t auf. Sie leuchten nicht nur sehr gut, sie absorbieren auch Licht und k?nnen es in Strom umwandeln. Deshalb gibt es bereits erste Anwendungen in sehr empfindlichen Sensoren, denkbar ist auch ihre Verwendung in biegsamen Solarpanels. Diese Eigenschaft ist im Hinblick auf den wachsenden Bedarf an erneuerbaren Energiequellen besonders interessant.
Tanzendes Spiel der Teilchen erforscht
Licht in einem bestimmten Bereich des Farbspektrums wird in Halbleitern durch das Zerstrahlen positiver und negativer elektrischer Ladungen erzeugt. Wegen ihrer unterschiedlichen Polarit?ten ziehen sich die entgegengesetzten Ladungen an und k?nnen sich zu neuen Verbundteilchen, sogenannten Exzitonen, mit ver?nderten Eigenschaften zusammenschlie?en. Das Physikerteam der Universit?t Bremen hat im Rahmen der Grundlagenforschung zu den neuen Materialien eine Methode entwickelt, mit der diese Verbundteilchen sichtbar gemacht und studiert werden k?nnen.
Die Wissenschaftler haben analysiert, wie dieses Auftreten der Verbundteilchen von der Anzahl der Ladungen abh?ngt, die man bei einer Leuchtdiode von au?en steuern kann. ?Die ungleichen Ladungen zeigen hierbei ein Verhalten ganz ?hnlich dem von T?nzern auf einer unterschiedlich bev?lkerten Tanzfl?che. Ist die Dichte gering, befinden sich also sehr wenige T?nzer auf der Fl?che, so finden sich keine Partner und jeder tanzt für sich allein. Auf einer gut gefüllten Tanzfl?che hingegen finden sich Paare zusammen und tanzen ungest?rt jedes für sich. Eine übervolle Tanzfl?che schlie?lich führt zu st?ndigen Kollisionen der Paare, so dass diese sich trennen und jeder wieder allein tanzt.“, erl?utert Nachwuchswissenschaftler Dr. Alexander Steinhoff die Forschungsergebnisse.
?Wir konnten zeigen, dass die Verbundteilchen mittels der sogenannten Photoelektronenspektroskopie sichtbar gemacht werden k?nnen“, erkl?rt er. ?Hierbei wird ein hochenergetisches Lichtteilchen eingestrahlt. Das zusammengesetzte Teilchen wird zerschlagen und seine Bestandteile aus dem Halbleiter herausgel?st und detektiert, um auf die Struktur des Verbundteilchens zu schlie?en.“
Neue Methode bringt Struktur in den Tanz
Die Autoren regen in dem Nature-Artikel an, diese Erkenntnisse zu nutzen. Das Verh?ltnis zwischen freien und gepaarten Ladungen beeinflusst direkt die optischen und elektronischen Eigenschaften des Materials. Es kann durch gezielte Strukturierung der Umgebung gesteuert werden, auf die atomar dünne Materialien sehr sensitiv reagieren. Die Wissenschaftler leisten hiermit einen wichtigen Beitrag für die Handhabung des ?Lego-Baukastens“ und die Herstellung von ultradünnen optoelektronischen Bauteilen mit ma?geschneiderten Eigenschaften.
Die Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Graduiertenschule ?Quantum Mechanical Materials Modelling“ an der Universit?t Bremen gef?rdert. Der Artikel ?Exciton fission in monolayer transition metal dichalcogenide semiconductors“ ist unter diesem Link nachzulesen: www.nature.com/articles/s41467-017-01298-6 (DOI Nummer: 10.1038/s41467-017-01298-6).
Fragen beantwortet:
Prof.Dr. Frank Jahnke
Universit?t Bremen
Institut für Theoretische Physik
Tel. +49 421 218-62050
E-Mail: jahnke@itp.uni-bremen.de
Link zum MAPEX Research Highlight.
Link zur original Pressemitteilung der Universit?t Bremen.
