Semiconductor/graphene hybrid devices for energy applications (SEGRA) - Sketch nr: Nano2021-IPN-106

CrayoNano har utviklet og kommersialiserer lysdioder brukt til å generere ultrafiolett lys. Den nye teknologien vil tidoble effektiviteten av dagens UV LED-rensing av vann og luft, til en brøkdel av kostnaden. Den nye UV LED-teknologien utvikles ved å få halvleder-nanotråder til å vokse på grafén; det tynneste og sterkeste materialet som noensinne er laget, og som består av bare ett lag med karbonatomer. Grafén er også det eneste elektrisk ledende materialet som fortsatt slipper gjennom lys ved korte UV-bølgelengder. UV-lys har en rekke industrielle bruksområder, fra 3D-printing til rensing av vann og luft. UV-lys er elektromagnetisk stråling med kortere bølgelengde enn synlig lys, og har egenskapen at det ødelegger bakterienes DNA. Gjennom dette prosjektet har CrayoNano utviklet verdens første grafénbaserte UV LED, som har gitt grunnlaget for etablering av lokale produksjonsfasiliteter for produksjon og oppskalering av verdens mest effektive UV LEDs.

Graphene is now experiencing tremendous attention worldwide. Graphene is a material with remarkable properties; It is the thinnest and strongest material ever, has high transparency, high flexibility, is strechable and has a high electrical- and record thermal conductivity. Graphene har a significant potential in the electronic market. But graphene has one key issue - in its pure form is not a semiconductor. Based on world leading research at NTNU, CrayoNano AS is now developing and commercializing a new patented semiconductor material grown on graphene which overcomes this obstacle. Semiconductors grown on graphene are expected to become the basis for new types of device systems, and ultimately change the semiconductor industry by using an atomic m onolayer graphene as a preferred substrate instead of bulk Si or other more expensive substrates. Vertical semiconductor nanowires (NW) grown on free-standing graphene can function as a substrate template in order to fabricate flexible, transparent elec trodes for several potential applications; solar cells, light-emitting diodes (LEDs), piezo-electrics, thermo-electrics, self-powered electronics, and advanced integrated circuits, etc., as well create new types of semiconductor/graphene hybrid devices. This is an important scientific breakthrough, since earlier attempts to grow epitaxial semiconductor thin films, like e.g. silicon and GaAs, on graphitic substrates have not yet been successful. The model is generic, and thus applicable for all semicondu ctor materials. CrayoNano will though this project target to develop optotelectronic devices grown on graphene. Our first target application is white LEDs. Part of this development route is to develop GaAs nanowires which is a ideal material for solar ce lls. Our technology will contribute to develop flexible, transparent in addition to more energy efficient and longlasting components, like white LEDs due to the superior thermal conductivity.