Zukunftweisende Prozessierung von Zinksulfid (ZnS) für hocheffiziente Materialien in Displays

DiZplay (ZnS-Displays)

Laufzeit des Vorhabens: 01.01.2016 – 30.06.2018

Der weltweite Einsatz von Displays jeglicher Art benötigt im Durchschnitt eine enorme Menge an elektrischer Energie. Bemühungen den Energieverbrauch zum Schutz der Umwelt und zur Schonung der irdischen Ressourcen zu senken sowie die Akkulaufzeiten mobiler Geräte weiter zu verlängern, führten zu einer Wiederaufnahme der wissenschaftlichen Untersuchungen auf dem Gebiet der elektrolumineszenten Materialien. Der Stand der Technik und Wissenschaft im Bereich der ZnS-Halbleiter hat jedoch in den letzten 30 Jahren keine nennenswerte Fortführung erfahren. Allerdings existiert gerade hierbei, unter Einsatz von optimierten Prozessierungstechnologien, ein hohes Potenzial an Verbesserungen der elektrolumineszenten Eigenschaften.

Das Projekt DiZplay konzentriert sich auf eine zukunftsweisende Prozessierungstechnologie, deren Basis die Methode der Self-propagating High-temperature Synthesis (SHS) ist. Darüber hinaus sollen innovative Nachbearbeitungstechniken angewendet werden, um neuartige elektrolumineszente Materialien zu generieren. SHS zeichnet sich durch hohe exotherme Energien und Nichtlinearität in Kombination mit einer hohen Abkühlungsgeschwindigkeit aus. Sie ist ein schneller exothermer Prozess zur Produktion von Materialien, wobei die Prozessierung außerhalb der Grenzen normaler chemischer Gleichgewichte stattfindet.

Bei der Anwendung von SHS-Prozesse unter Schwerelosigkeit dominieren Kapillarkräfte, die während der Mischung der Reaktanten eine entscheidende Rolle spielen. Sie führen zu einer höheren Homogenität und somit auch zu einer verbesserten Komposition der Produktmaterialien. Zur Evaluierung der Effizienz dieser Prozessierungsmethode wird die Synthese der Materialien unter Schwerelosigkeit im Fallturm Bremen am ZARM – Institut der Universität Bremen ausgeführt und mit Resultaten unter Bedingungen normaler Schwerkraft verglichen. Wegen der schnellen Herstellungsmethode reicht bereits kurzzeitige Mikrogravitation aus, um Ausgangsmaterialien mit qualitativ hervorragenden Eigenschaften für die weiteren Bearbeitungsschritte zu generieren.

Innovative Nachbearbeitungsschritte werden angewendet, um die Leistungsfähigkeit der Materialien im Bereich der Elektrolumineszenz stark zu verbessern. Physikalische Untersuchungen und numerische Analysen von Gitterparametern, Kristallstruktur und den verschiedenen entstandenen Produktphasen sollen die Optimierung weiter vorantreiben.

Das Projekt DiZplay hat zum Ziel, die Leistungsfähigkeit elektrolumineszenter Materialien signifikant zu verbessern. Durch die Fähigkeit bei sehr niedrigem Energieverbrauch große Mengen an Licht auszustrahlen, ist davon auszugehen, dass ein großes Anwendungsgebiet für elektrolumineszente Produkte in einer Vielzahl an unterschiedlichen Bildschirmen und Anzeigen in Zukunft existieren kann.

Beispiele für Displays, bei denen elektrolumineszente Materialien ihre Anwendung finden und damit den Energieverbrauch weiter senken können.

Institution

Universität Bremen
ZARM Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation
Bremen

Ansprechpartner:

Dr. Martin Castillo
Tel.: +49 421 21857838
martin.castillo@zarm.uni-bremen.de