Benutzer:Heiko Kempa/Baustelle
Elektrolumineszenz (EL) ist eine Form der Lumineszenz, bei der ein Material durch Anlegen eines elektrischen Feldes bzw. einer elektrischen Spannung dazu angeregt wird, elektromagnetische Strahlung, z. B. in Form von Licht, zu emitieren.
Geschichte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Der Effekt wurde 1936 von dem Wissenschaftler George Destriau entdeckt[1], der 1936 im Labor der Kernphysikerin Marie Curie an einer Metalllegierung experimentierte, um deren Leitfähigkeit zu testen. Das von ihm verwendete Zinksulfid war versehentlich mit Kupfer verunreinigt und zeigte eine Lichtemission, als er starke elektrische Felder an die Legierung anlegte.
Die technische Nutzung war wegen der damals sehr geringen Lebensdauer der Versuchsaufbauten noch nicht möglich. Diese resultierte meist aus einer unzureichenden Abschottung der lichtemittierenden Schichten gegenüber Sauerstoff und Wasser. Destriau entwickelte das Material weiter zu einem serienreifen Produkt, der sogenannten Elektrolumineszenz-Folie, die zunächst beim Militär in Cockpits und zur Tragflächen-Befeuerung eingesetzt wurde. Heutzutage ist wegen Fortschritten in der Materialwissenschaft und besseren Verkapselungen eine Nutzung z. B. als Hintergrundbeleuchtung für ein LC-Display möglich.
1962 wurde die Leuchtdiode (LED) erfunden[2], ein Halbleiterbauelement, das bei Anlegen einer elektrischen Spannung Licht emittiert. Das zugrunde liegende Phänomen wird auch in diesem Falle als Elektrolumineszenz bezeichnet, obwohl sich der physikalische Mechanismus von dem von Destriau entdeckten Effekt unterscheidet (s. "Mechanismen und Bauelemente"). Leuchtdioden haben seitdem eine große Verbreitung als Anzeige- und Beleuchtungselemente erfahren. Mit der Entwicklung von Organischen Leuchtdioden (OLED) seit 1987[3], die ebenfalls zu den elektrolumineszenten Bauelementen gezählt werden, hat sich das Anwendungsgebiet von LEDs nochmals erweitert.
Mechanismen und Bauelemente[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Von den denkbaren physikalischen Mechanismen, einen Festkörper durch Anlegen eines elektrischen Feldes zur Emission von Licht anzuregen, sind die folgenden zwei von technischer Bedeutung[4].
Elektrolumineszenz-Folie enthält ein elektrolumineszentes Material, in der Regel mit Metallen dotiertes Zinksulfid, in einem kondensatorähnlichen Aufbau, in dem das lichtemittierende Material von den Elektroden isoliert ist. Durch das Anlegen eines starken elektrischen Wechselfeldes (30 bis 300 V, 200 bis 4000 Hz) werden in der elektrolumineszenten Schicht Elektronen beschleunigt, die durch Stöße Anregungen im Material hervorrufen, die wiederum unter Emission von Licht zerfallen.
Dagegen werden in anorganischen Leuchtdioden bei Anlegen einer Gleichspannung (typischerweise einige Volt) Elektronen und Löcher in einen p-n-Übergang einer Diodenanordnung injiziert, die an der Grenzfläche unter Emission von Licht rekombinieren. Hierbei kommen verschiedene Halbleitermaterialien zum Einsatz, z.B AlGaAs, GaAsP, GaP und GaN, deren Bandlücke insbesondere die Farbe des emittierten Lichtes bestimmt.
Organische Leuchtdioden funktionieren nach einem ähnlichen Prinzip, allerdings sind sie als Schottky-Dioden aufgebaut, weisen also im Unterschied zu anorganischen LEDs zwei Elektroden mit verschiedenen Austrittsarbeiten auf. Als emittierende Materialien werden organische Halbleiter wie z.B. Alq3 verwendet.
Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
- kurze Erklärung zu Leuchtdioden
- Erklärung zu Elektrolumineszenz-Folie
- Präsentation zu Elektrolumineszenz-Folie
Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
- R.H. Mauch: Electroluminescence in thin films. In: Applied Surface Science. Band 92, 1996, S. 589–597.
- Leni Akcelrud: Electroluminescent polymers. In: Progress in Polymer Science. Band 28, Nr. 6, 2003, S. 875–962, doi:10.1016/S0079-6700(02)00140-5.
- Ullrich Mitschke, Peter Bauerle: The electroluminescence of organic materials. In: Journal of Materials Chemistry. Band 10, Nr. 7, 2000, S. 1471–1507, doi:10.1039/a908713c.
Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
- ↑ George Destriau: AC electroluminesence in ZnS. In: J. Chimie Phys. Band 33, 1936, S. 587.
- ↑ Nick Holonyak, Jr. and S. F. Bevacqua: Coherent (visible) light emission from Ga(As1-xPx) junctions. In: Applied Physics Letters. Band 1, 1962, S. 82.
- ↑ C.W. Tang and S.A. VanSlyke: Organic electroluminescent diodes. In: Applied Physics Letters. Band 51, 1987, S. 913.
- ↑ R.H. Mauch: Electroluminescence in thin films. In: Applied Surface Science. Band 92, 1996, S. 589.