Il colore della luce emessa da un LED può essere sintonizzato alterando la dimensione dei loro cristalli semiconduttori. I ricercatori della LMU hanno ora trovato un modo intelligente ed economico per farlo, che si presta alla produzione su scala industriale.

A differenza del nostro vecchio amico la lampadina a incandescenza, diodi emettitori di luce (o LED) producono luce di un colore definito all'interno della gamma spettrale dall'infrarosso all'ultravioletto. L'esatta lunghezza d'onda dell'emissione è determinata dalla composizione chimica del semiconduttore impiegato, che è la componente cruciale di questi dispositivi. Nel caso di alcuni materiali semiconduttori, il colore può anche essere sintonizzato modificando opportunamente la dimensione dei cristalli di cui è composto lo strato luminescente. Nei cristalli di dimensioni dell'ordine di pochi nanometri, gli effetti della meccanica quantistica iniziano a farsi sentire.

I ricercatori della LMU in collaborazione con i colleghi dell'Università di Linz (Austria) hanno ora sviluppato un metodo per la produzione di nanocristalli semiconduttori di dimensioni definite basato sull'ossido minerale a basso costo noto come perovskite. Questi cristalli sono estremamente stabili, che garantisce che i LED mostrino un'elevata fedeltà cromatica, un importante criterio di qualità. Inoltre, i semiconduttori risultanti possono essere stampati su superfici idonee, e sono quindi predestinati alla produzione di LED da utilizzare nei display.

L'elemento cruciale nel nuovo metodo è un wafer sottile, solo pochi nanometri di spessore, che è modellato come una cialda. Le depressioni fungono da minuscoli vasi di reazione, la cui forma e volume determinano in ultima analisi la dimensione finale dei nanocristalli. "Misurazioni ottimali della dimensione dei cristalli sono state ottenute utilizzando un sottile fascio di radiazioni X ad alta energia presso il Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) ad Amburgo", dice il ricercatore LMU Dr. Bert Nickel, membro della Nanosystems Initiative Munich (NIM), un Cluster di Eccellenza.

Inoltre, i wafer sono prodotti mediante un processo elettrochimico economico, e può essere modellato direttamente in LED. "I nostri strati di ossido di nanostruttura impediscono anche il contatto tra i cristalli semiconduttori e fattori ambientali dannosi come ossigeno libero e acqua, che altrimenti limiterebbe la vita utile dei LED, " come spiega il Dr. Martin Kaltenbrunner dell'Università Johannes Kepler di Linz. Nella fase successiva, vogliamo migliorare ulteriormente l'efficienza di questi diodi, ed esplorare il loro potenziale per l'uso in altre applicazioni, come display flessibili.