Lichtspiele mit Graphen
Optoelektronische Bauteile auf Basis von Graphen machen IT-Systeme langfristig kleiner und leistungsfähiger.
Graphen hat für Anwendungen in der Optoelektronik ein großes Potenzial. Langfristiges Ziel der Forschung ist es, optoelektronische Komponenten wie Leuchtdioden, die als Schnittstelle zwischen elektrischen und optischen Komponenten wirken, auf immer kleinere Dimensionen zu schrumpfen. Dadurch können informationstechnische Systeme langfristig deutlich kleiner und leistungsfähiger werden.
Abb.: Eine optische Mikrokavität aus zwei halbdurchlässigen Metallspiegeln beeinflusst die Farbe des von Graphen erzeugten Lichts. (Bild: KIT)
Die aktuelle Arbeit des Forscherteams um Ralph Krupke vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der TU Darmstadt, Hilbert von Löhneysen (KIT), Andrea Ferrari von der University of Cambridge (UC) und Phaedon Avouris vom Forschungslabor der Firma IBM zeigt die Möglichkeiten, mit Graphen optoelektronische Bauteile zu konstruieren, die Licht unterschiedlicher Wellenlängen selektieren.
Die technische Herausforderung für die Forscher lag darin, zwischen Graphen und Elektroden einen Kontakt herzustellen und das Material zugleich in eine optische Mikrokavität zu integrieren. Der genau festgelegte Abstand der halbdurchlässigen Spiegel macht die Mikrokavität durchlässig für Licht einer bestimmten Farbe. Hierfür übertrug Antonio Lombardo (UC) Graphen auf das Zielsubstrat. Anschließend konnte Michael Engel (KIT) durch komplexe Fabrikationsverfahren im Nano- und Mikrobereich Graphen mit Elektroden verbinden und zwischen zwei Silberspiegeln mit nur einigen Nanometer Abstand zueinander platzieren.
Durch das Anlegen einer elektrischen Spannung gelang es Mathias Steiner (IBM) und Michael Engel (KIT), Graphen zu erhitzen. Ähnlich wie eine Glühbirne beginnt das Material, bei hohen Temperaturen Licht zu emittieren. Die Farbe des emittierten Lichts ist jedoch, im Gegensatz zum Weißlicht einer Glühbirne, nun durch die umgebende Mikrokavität bestimmt.
KIT / OD
