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.
