KTH-forskare utvecklar gröna dioder

- i samarbete med årets fysikpristagare

OPTIK

Publicerad 2014-10-10

När det annonserades att årets Nobelpris i fysik gick till de tre uppfinnarna av den blå ljusdioden hurrades det extra i labbet hos Saulius Marcinkevicius, professor i optik. Där pågår ett samarbete med pristagaren Shuji Nakamura för att vidareutveckla de belönade dioderna.

– Vi har ett aktivt samarbete sedan cirka fem år tillbaka och har publicerat nio forskningsartiklar tillsammans. Det som gjordes för tjugo år sedan var bara en början och mycket arbetet återstår, säger Saulius Marcinkevicius, professor i optik.

– När jag hörde om årets Nobelpris blev jag mycket glad och tog genast kontakt med Nakamura för att gratulera honom.

Optisk uppställning för mätning av luminiscens.

Samarbetet initierades av Saulius Marcinkevicius själv som för drygt fem år sedan tog kontakt med Shuji Nakamuras forskargrupp vid University of California, Santa Barbara.

– Vi sökte samarbete med de främsta forskningsgrupperna i världen eftersom vi visste att vår kunskap var rätt unik. Nakamuras grupp såg detta och därför arbetar vi tillsammans idag, berättar Saulius Marcinkevicius.

Tillsammans arbetar de mot målet att utveckla de gröna dioderna till en liknande verkningsgrad som de blå har idag.

– I dag har de blå dioderna en maximal verkningsgrad på närmare 80 procent, men de gröna når upp till bara 10 - 20 procent. Det är i arbetet med att utveckla de gröna dioderna och höja effekten på de blåa som vi bidrar genom att analysera de fysikaliska egenskaperna i de halvledarmaterial som används.

Forskningen vid KTH sker i projekt som stöds av Energimyndigheten, Vetenskapsrådet och KTH Centret för avancerad optik och fotonik ADOPT.

I Saulius Marcinkevicius grupp arbetar idag två doktorander och en post doc som tittar på fundamentala begränsningarna i de material som valts, bland annat genom att använda högupplöst närfältsmikroskopi (SNOM), något som är nära vad belönades med årets Nobelpris i kemi.

– Detta är nog det närmaste jag själv kommer till ett Nobelpris, säger han och skrattar.

Saulius Marcinkevicius, professor i optik.

Rötterna till samarbetet hittas i utvecklingen kring Electrumlaboratoriet i Kista som stod klart 1987. Här gjordes en gemensam satsning av staten och näringslivet på forskning och utveckling av halvledarteknik. Teknologierna som utvecklats är de samma som nobelpristagarna använt, berättar professor Gunnar Landgren, som varit en av de drivande krafterna bakom forskningen och även arbetat med Saulius Marcinkevicius.

– Nobelpristagarna lyckades utveckla en lösning för ämnet GaN med målet att få blått ljus, medan vi arbetade med andra ämnen och målet att producera infrarött ljus.

Det infraröda ljuset var en avgörande faktor för att utveckla dagens fiberoptiska kommunikation. KTH blev också mycket framgångsrika inom området, vilket bland annat ledde till företaget Altitun som efter tre år köptes av amerikanska ADC för rekordsumman 7,9 miljarder kronor.

– I dag återfinns tekniken i alla hem som har en fiberoptisk anslutning till internet, säger Gunnar Landgren.

Men även forskarna i Kista gick i tankar att utveckla komponenter som kunde ge ett blått ljus.

– Vi kan ha varit ute lite väl tidigt där i mitten av 1990-talet för att få finansiering för att nå även blått ljus. Men det är svårt att spå om framtiden. Då trodde finansiärerna inte att det gick att utveckla en belysning med samma effekt som ett lysrör. I dag vet vi ju annorlunda, säger Gunnar Landgren.

I Electrumlaboratoriet i Kista utvecklas idag bland annat teknologier för att flytta in det fiberoptiska ljuset i våra datorer. Något som kan leda till en lika stor revolution som gårdagens utveckling av IT och internet.

Text: Magnus Pahlén Trogen

Blått blir vitt

Den nobelprisade forskningen har lett till dagens revolution inom belysningstekniken av LED-lampor. Det mest spridda sättet att få dessa att ge ett vitt ljus är att låta de blå dioderna lysa upp ett material som fosforiseras i rött och grönt, vilket tillsammans med det blå ger ett vitt ljus. Men denna teknik kräver bland annat tillgång till sällsynta jordartsmetaller där merparten idag framställs i Kina.

Den andra tekniken innebär att bygga lampan av tre lysdioder, en blå, en röd och en grön, och låta ögat lägga ihop dem till vitt. Här deltar Saulius Marcinkevicius forskargrupp för att analysera begränsningarna hos de aktuella materialen som används.