DiGraL

Direkt gewachsenes PE-CVD Graphen als funktionale Schicht in AlxGa1-xN UV-LEDs

Motivation

Die Trinkwasser- und medizinische Versorgung sowie die Luftreinhaltung sind große Herausforderungen unserer Zeit. Für die flächendeckende Desinfektion werden hier aktuell quecksilberhaltige und somit umweltschädliche Lichtquellen eingesetzt. UV-Leuchtdioden (UV-LEDs) auf Basis von Aluminium-Gallium-Nitrid (AlxGa1-xN) können diese Lichtquellen in Zukunft ersetzen. Sie gelten als ökologisch und ökonomisch attraktive Alternative für die Wasser- und Luftreinigung, aber auch für das Gas-Monitoring oder die Phototherapie. 

Verhindert wird ihr Einsatz bisher durch die schlechte Effizienz der Bauelemente, insbesondere solcher im unteren UV-C/UV-B Spektralbereich. Sie weisen zurzeit Effizienzen im einstelligen Prozentbereich auf. Als Ursachen gelten u. a. die schlechte flächige Stromverteilung der aktiven, lichtemittierenden Schichten und die hohen Stromverluste am positiven Kontakt.

Ziele und Vorgehen

Ziel dieses Projektes ist es, die Herausforderungen der Strominjektion, Stromverteilung und Lichtauskopplung von UV-C/UV-B LEDs aus AlxGa1-xN mit einer innovativen Technologie zu meistern.

Dazu soll Graphen, eine einzelne Lage bienenwabenförmig angeordneter Kohlenstoffatome, mit Hilfe eines plasmaunterstützten Gasphasen-Depositionsprozesses direkt in die UV-LED integriert werden. Durch den geringen Schichtwiderstand verbunden mit der hohen optischen Transparenz von Graphen soll so die Effizienz entscheidend erhöht werden.

Innovation und Perspektiven

Im Erfolgsfall steht ein Technologiekonzept für eine breite industrielle Anwendung zur Verfügung, die die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands nicht nur in der Optoelektronik und Photonik, sondern auch im Anlagenbau stärkt.

Ansprechpartner

Dr.Christian Flüchter
+49 211 6214-261

Projektdetails

Koordinator

Prof. Dr.Gerd Bacher
Universität Duisburg-Essen - Fakultät für Ingenieurwissenschaften - Lehrstuhl für Werkstoffe der Elektrotechnik
Bismarckstr. 81, 47057Duisburg
+49 203 379-3405

Projektvolumen

ca. 359.000 € (zu 100 % durch das BMBF gefördert)

Projektdauer

01.11.2020 - 31.10.2022

Projektpartner

Universität Duisburg-Essen - Fakultät für Ingenieurwissenschaften - Lehrstuhl für Werkstoffe der ElektrotechnikDuisburg