Combinatie van nanobuizen en silicium maakt nano-led's mogelijk

Onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om nanodraden in elektronische circuits te integreren. De oplossing levert hoge opbrengsten van circuits op, die tegen lage kosten gefabriceerd kunnen worden.

Medewerkers van de School of Engineering and Applied Sciences van de universiteit van Harvard en een medewerker van de universiteit van Jena hebben hun methode om koolstof-nanodraden te integreren met siliciumschakelingen in de uitgave Nano Letters gepubliceerd. Dankzij hun inmiddels gepatenteerde techniek is massaproductie van combinaties van cnt's en traditionele chips mogelijk en economisch haalbaar. Met de nieuwe combinaties kunnen niet alleen elektronische circuits gebouwd worden, ook optische chips zijn mogelijk.

De onderzoekers maken bij hun methode gebruik van standaard fotolithografische processen en een techniek die bij silicium-chipproductie gebruikelijk is: glas als isolator dat op de wafer gedeponeerd wordt. De nanodraden worden tussen een substraat van silicium en een geleidende toplaag geplaatst. Om contact tussen het p-gedoteerde silicium en het metalen contact aan de bovenkant te voorkomen, wordt een isolerende laag glas aangebracht. Door een spanning aan te leggen tussen substraat en topcontact, krijgen de koolstofdraadjes stroom. Zo slaagde het team erin led's te construeren, waarbij de golflengte van de fotonen afhankelijk is van het type cnt dat gebruikt wordt.

Als demonstratie toonden de onderzoekers een wafer met daarop honderden uit nanobuisjes met zinkoxide gebouwde led's. Vooralsnog heeft het team geen controle over de oriëntatie van de buisjes op het silicium, maar de onderzoekers werken aan een manier om de richting waarin de cnt's liggen, te sturen. De methode zou de weg vrij kunnen maken voor chips met een groot aantal nano-lasers die bijvoorbeeld als optische interconnects dienst kunnen doen.

Reacties (22)

[_Thanatos_]

Of misschien LED-lampen met een hoger rendement? Met de huidige 8~10% is het eigenlijk triest gesteld met de LED-lampen...

Of voor extreem hoge-resolutie displays.

[Maghiel]

is dat niet te wijten aan het feit dat ons lichtnet 230V is, en LEDs op 5V werken, zodat je een transformator nodig hebt?

een oplossing zou zijn:
gescheiden netten. een 230, en een 5, speciaal voor alle verlichting.

[Reactie gewijzigd door Maghiel op 23 juli 2024 08:15]

[_Thanatos_]

Nee, de trafo is het probleem niet, het is echt de ledjes die het rendement omlaag helpen. Ze hebben gewoon te weinig efficacy, dus de hoeveel lumens per watt. Dat heeft niks met een trafo te maken, dus als je die ook nodig hebt voor leds niet niet native op 230V werken, moet je het rendement van je trafo vermenigvuldigen met het rendement van de lamp.

Alleen zoals Luno al aangeeft, het rendement van de trafo is peanuts vergeleken bij een LED-lamp, die nog altijd doorgaans meer dan 90% van z'n opgenomen vermogen omzet in warmte. Alleen de clou is dat de reden dat ze niet warm worden is dat ze gewoon zo zwak zijn. Een kaars is ook geen plasmasnijder, maar is wel allebei vuur

[Verwijderd]

LEDs werken meestal op de helft daarvan, maar dat hangt van de kleur af. En daarbij zal een nano-LED wss wel op een lager voltage werken.

En gescheiden netten lijkt me redelijk moeilijk haalbaar en een beetje zinloos, eenmaal jij je 230 binnen krijgt is die toch al enkele keren getransformeert dus die laatste keer zal nu ook wel niet uitmaken

[Maghiel]

@Deakers: inderdaad!

@Sir_Erik: dat was mijn punt, die overstap van 230 naar 5 maakt juist dat lage rendement.
in je huis komt het als 380 binnen, maar omdat je meerdere hoofdgroepen hebt is dat nodig! en die hoofdgroepen leveren 230. 230 naar 5 brengt gingantisch verlies met zich mee.

[erikdenv]

De spanning komt niet als 380 Volt binnen maar met meerdere fasen van 230 Volt binnen. Door fasen te combineren kun je 380 Volt maken.
Je telt ze als het ware op maar omdat de verschillende fasen niet in fase zijn (duh) kun je niet simpelweg 230 + 230 + 230 = 690 optellen.

De omzetting naar een lagere spanning is op zich niet zo'n probleem, als je echter een 10 Watt lamp hebt op 230 Volt dan heeft deze een 46 keer lagere stroom dan een 10 Watt lamp op 5 Volt. Het verlies wordt bepaald door de stroomsterkte en niet door de spanning.
Ergo, een lage spanning wordt inefficient genoemd omdat dit bij gelijke belasting gepaard gaat met hogere stroom dan wanneer er gebruikt wordt van een hoge spanning.

[_Thanatos_]

690V? Zo werkt het niet hoor... 3 fasen van 230V geeft 400V, want 400/√3 = 230.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Driefasenspanning

[Reactie gewijzigd door _Thanatos_ op 23 juli 2024 08:15]

[Deakers]

Gescheiden netten moeilijk haalbaar ? hoezo ?
Dit kun je in huis redelijk eenvoudig zelf inplementeren.
Daarbij een laag voltage pv of wind- generator en je kunt al je verlichting en andere low voltage apparaten zelf van stroom voorzien.

[Luno]

Nee, de transportverliezen dan zijn veel groter (grofweg een factor 50).

Verder een goede trafo heeft een rendement van tegen de 100%.

[bigbadbull]

inderdaad de wet van (had ik opgelet in school wist ik het wel te vertellen) zegt ons : hoe lager de spanning hoe groter de transport verliezen.
dus vergeet die aparte 5V-kring thuis.

Verder hebben we steeds betere Trnasfo(s en geschakelde voedingen die de "down scaling" tegen heel hoog rendement uitvoeren.

[Jeanpaul145]

Bij de term nano-leds denk ik ook aan schermen met een hele kleine dot pitch, maw schermen waar je de afzonderlijke pixels niet meer kan zien. Zou handig kunnen zijn voor scherpere weegaven etc.

[QkE]

Ja. Hoeveel moleculen passen er naast elkaar op de oppervlakte van een tv scherm? Ofwel: Hoeveel gigapixel kan een nanoled scherm theoretisch hebben?

Voor foton processors is dit natuurlijk ook belangrijk, maar ik denk idd dat het voor de "normale" consument (voor zover tweakers daaronder vallen) het idee van een superscherm interessanter is.

[long]

Ze noemen deze buisjes wel nanobuisjes, maar dat gaat dan waarschijnlijk vooral om de diameter van de buisjes. Net als bij koolstofnanobuisjes is de diameter waarschijnlijk in de orde van nanometers, terwijl de lengte makkelijk enkele (honderden) micrometers kan zijn.
Verder ben je niet klaar als je zo'n nanobuisje hebt. De contacten die aan deze buisjes gemaakt moeten worden zijn vaak ook micrometers groot.
Het 1 molecuul is 1 pixel idee gaat dus waarschijnlijk bij lange na niet op.

EDIT: Ik ben het volgende in het artikel tegen gekomen:

After a growth time of 30 min, the as-deposited nanowires are typically up to 100 micrometer long and between 100-250 nm wide, as determined by scanning electron microscopy (SEM).

[Reactie gewijzigd door long op 23 juli 2024 08:15]

[FrankNLD]

We bereiken met de huidige technieken al de maximale resolutie waar het menselijk oog nog onderscheid kan maken met "echte waarneming". Vandaar dat ik dit meer zie als een interessante ontwikkeling voor miniaturisatie van displays/ directe projectie in het oog (eventueel i.c.m. headtracking).

Edit: Bij nader inzien vermoed ik dat de huidige ontdekking nog niet snel kan leiden tot parallelle bundeling van de nano-wires zoals noodzakelijk zal zijn voor een kleine display.

[Reactie gewijzigd door FrankNLD op 23 juli 2024 08:15]

[Toontje_78]

Het grote probleem van nanobuisjes voor (opto/elec)tronica blijft gelijk; ze kunnen nog niet goed georienteerd worden en masse.

Degene die een eenvoudige manier kan bedenken om alle neuzen dezelfde kant uit te laten kijken, kan er goed garen bij spinnen.

[FrankNLD]

Heel mooi.

Eerste waar ik natuurlijk weer aan denk is betaalbare HMD's. VR-gaming
(Het duurt allemaal zo lang )

Edit: optische pc's pas in tweede instantie.

[Reactie gewijzigd door FrankNLD op 23 juli 2024 08:15]

[darthdrinker]

Het is bij mij erg heet op kantoor, kan iemand in jip en janneke taal uitleggen wat voor coole gadgets ik in de nabije toekomst kan verwachten?

[FrankNLD]

Zover ik het kan beoordelen:
Chips die gebruik maken van licht i.p.v. electrische stroompjes. Dus dezelfde gadgets als nu alleen dan vele malen sneller en energiezuiniger.
(Correct me if I'm wrong).

[ZpAz]

Volgens mij kan je beter kijken naar een zeer hoge resolutie voor schermen op een klein oppervlakte, bv voor hoge resoluties op beamers, 3d brillen e.d

[FrankNLD]

Inderdaad, daar had ik het eerder over.

[MAX3400]

En niemand die er echt bij nadenkt dat dit een leuke ontwikkeling is maar nog steeds niet bruikbaar. Nano-leds, zoals ze hier worden genoemd, hebben als basis nano-buizen en het probleem met nano-buizen is dat de lengte (zeg maar: bruikbaar) nog steeds een probleem is om goed te krijgen.

Nou is lengte erg relatief maar om een idee te geven is dat de gemiddelde carbon nano-buis maar kan worden gemaakt met maximaal 2x de doorsnede van een menselijke haar. Oftewel; volledig onbruikbaar in gadgets en ook zeker niet mooi aan de lopende band te produceren voor verwerking in wat voor produkt dan ook.

Leuk nieuwsbericht maar toepasbaarheid is op dit moment 0.