5 Beschreibung

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Vorrichtung zur Aussendung und/oder zum Empfang elektromagnetischer Strahlung mittels eines Strahl t) lungsmoleküls, welches an einer elektrisch leitfähigen Nanostruktur angeordnet ist und auf ein Verfahren zur Bereitstellung derselben. Weitere Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Vorrichtung zur Aussendung elektromagnetischer Strahlung mit einem Strahlungsmolekül bzw. Lichtwandlermolekül und Steuerelektrodeneinrichtungen.

15 Stand der Technik

Die Nachfrage an kleinen, effizienten, durchstimmbaren und gut integrierbaren Lichtquellen ist für viele Anwendungsfälle gegeben, wie z. B. für die Telekommunikation, die Informationstechnologie, die Unterhaltungselektronik bis hin zur Medizintechnik.

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Für solche Anwendungen werden meist Hochleistungs-LEDs (LED: Licht-emittierende Diode) oder Dioden-Laser verwendet, die jedoch große Bauräume beanspruchen können und zum Teil einen hohen Energiebedarf aufweisen. Zudem lassen sich diese Lichtquellen oder Bauelemente nur relativ eingeschränkt an die jeweils vorgesehene Anwendung 25 anpassen. Dies betrifft sowohl die Bauform als auch die emittierte Lichtwellenlänge.

In der US 8,373, 157„Carbon-Nano-Tube (CNT) Light Emitting Device and Method of Ma- nufacturing the Same" wird eine Kohlenstoffnanoröhren-LED beschrieben, bei der eine Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhren in einer Schicht angeordnet sind. Eine Dotierung der 30 CNTs erfolgt dabei über jeweils n- oder p-dotierte Polymerschichten, so dass eine Ladungsträgerverteilung von Elektronen und Elektronenlöchern im laufenden Betrieb nicht frei eingestellt werden kann. Eine Emissionswellenlänge der elektromagnetischen Strahlung ist auf den infraroten Bereich beschränkt.

35 Aus der US 2005/045867„Nanoscale Heterojunctions and Methods of Making and Using thereof sind Licht-emittierende Dioden bekannt, die aus einzelnen Quantenpunkten (QDs) als Luminophor, das heißt Licht-emittierende Partikel, bestehen und über Kohlen- stoffnanoröhren kontaktiert sind. Ferner sind Methoden zu deren Herstellung beschrieben. Die Übergänge von Elektroden zu Kohlenstoffnanoröhren bezeichnen eine Heterojunc- tion, was bedeutet, dass der Source-Drain-Strom neben den Kontaktwiderständen an Source- und Drain-Elektrode einen weiteren Kontaktwiderstand an einer Material- bzw. Dotierungsgrenze innerhalb des kontaktierenden Pfades, d.h. zwischen einem Kohlen- stoffnanoröhrchen und einem QD, erfährt. Das bedeutet, dass die QDs vom Source- Drain-Strom durchflössen werden. Aus der DE 10 2008 035559„Elektrolumineszenz oder Photovoltaikquelle" ist ein Aufbau einer Quantenpunkt-basierten LED und einer Spannungsquelle bekannt, bei dem ein Licht-emittierendes Partikel zwischen den beiden Elektronen derart angeordnet ist, dass Materialübergänge zwischen Elektroden und/oder Licht-emittierenden Partikeln Teile des Stromkreises bilden.

Aus der DE 10 2008 0151 18 „Raumtemperatur-Quantendraht-(Array)-Feldeffekt- (Leistungs-)Transistor 'QFET', insbesondere magnetisch 'MQFET', aber auch elektrisch oder optisch gesteuert" sind Vorrichtungen mit einem Quantendraht-Array, bestehend aus mehreren Gruppen dicht gepackter im Aufbau vertikal oder um bis zu 30° zum Lot, d.h. 30° zu einer Vertikalen oder einer Oberflächennormalen, geneigten Quantendrähte bekannt. Die Vorrichtungen können als Quantendrahttransistor bezeichnet werden. Das Hauptanwendungsgebiet bezieht sich auf eine Verwendung als Fotodetektor.

Aus der US 2008/017845 „Nanostructure Assemblies, Methods And Devices Thereof sind Vorrichtungen bekannt, bei denen Nanostrukturen an Brückenmoleküle adjazent und kovalent angebunden werden und eine Aussendung elektromagnetischer Strahlung basierend auf Rekombinationsvorgängen in den Kohlenstoffnanoröhrchen ermöglichen.

Aus der WO 2004/030043„Molecular Light Emitting Device" ist eine Kohlenstoffnanoröh- ren-LED bekannt, die bereits dotiert ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Vorrichtungen und Verfahren zu schaffen, die eine energieeffizientere und/oder durchstimmbare Quelle elektromagnetischer Strahlung, gegebenenfalls mit kleiner Bauform, ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die Unteransprüche definieren vorteilhafte Weiterbildungen.

Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, erkannt zu haben, dass Vor- richtungen, die elektrisch leitfähige Nanostrukturen aufweisen, effiziente Quellen elektromagnetischer Strahlung mit kleiner Bauform bilden können, wenn an den Nanostrukturen Strahlungsmoleküle angeordnet sind, die ausgebildet sind, die elektromagnetische Strahlung zu emittieren oder wenn die Vorrichtung zumindest zwei Steuerelektrodeneinrichtungen aufweist, die ausgebildet sind, zumindest ein Energieniveau einer Ladungsträgerart in der elektrisch leitfähigen Nanostruktur zu beeinflussen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Aussendung elektromagnetischer Strahlung zumindest eine elektrisch leitfähige Nanostruktur, die eine erste und eine zweite Elektrode miteinander verbindet. Die Vorrich- tung umfasst ein Strahlungsmolekül, das ausgebildet ist, um basierend auf einer Rekombination von Elektronen und Löchern, die aus der elektrisch leitfähigen Nanostruktur empfangen sind, elektromagnetische Strahlung zu emittieren oder, um basierend auf einer empfangenen elektromagnetischen Strahlung Elektronen und Löcher an die elektrisch leitfähige Nanostruktur zu liefern. Zumindest ein an der ersten oder zweiten Elektrode angeordnetes Ende der elektrische leitfähigen Nanostruktur ist entlang eines Bereichs der Umfangfläche der Nanostruktur von der ersten oder zweiten Elektrode umschlossen, um einen elektrischen Kontakt bereitzustellen.

Durch Rekombination von Elektronen und Löchern in dem Strahlungsmolekül kann eine mit hoher Genauigkeit justierbare Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung emittiert werden. Durch ein Umschließen des Bereichs der Umfangsfläche der elektrisch leitfähigen Nanostruktur kann ein geringer Übergangswiderstand zwischen der ersten oder der zweiten Elektrode zu der Nanostruktur herstellbar sein. Ferner kann die Vorrichtung sowohl als Fotodetektor als auch als Strahlungsquelle einsetzbar sein.

Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel weist eine Vorrichtung zur Aussendung elektromagnetischer Strahlung eine elektrisch leitfähige Nanostruktur und zumindest zwei Steuerelektrodeneinrichtungen auf, die zumindest abschnittsweise entlang einer axialen Ausrichtung der elektrisch leitfähigen Nanostruktur so angeordnet sind, dass ein Anlegen einer elektrischen Spannung an einer Steuerelektrodeneinrichtung ein elektrisches Feld generieren kann, welches ausgebildet ist, zumindest ein Energieniveau von Elektronen oder Löchern in der elektrisch leitfähigen Nanostruktur zu beeinflussen.

Durch Anordnen von Steuerelektrodeneinrichtungen kann ein elektrisches Potenzial bereichsweise entlang der axialen Ausrichtung der elektrisch leitfähigen Nanostruktur veränderbar und so eine Intensität, d.h. Helligkeit, oder eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Strahlung, welche auf einer Rekombination von Elektronen und Löchern in der elektrisch leitfähigen Nanostruktur basiert, beeinflussbar sein.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Aussendung oder Detek- tion elektromagnetischer Strahlung;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Aussendung oder Detek- tion elektromagnetischer Strahlung mit zwei Strahlungsmolekülen und einem Lichtwandlermolekül;

Fig. 3A eine schematische Perspektivansicht einer Vorrichtung, die eine Vielzahl von Strahlungsmolekülen und Steuerelektroden aufweist;

Fig. 3B eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 3A;

Fig. 3C eine schematische Seitenansicht auf die Vorrichtung von Fig. 3A;

Fig. 4A eine schematische Perspektivansicht einer Vorrichtung mit Steuerelektroden, die eine bezogen auf die Steuerelektroden, wie sie in Fig. 3 beschrieben sind, alternative Elektrodenform aufweisen;

Fig. 4B eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung von Fig. 4A;

Fig. 4C eine schematische Seitenansicht auf die Vorrichtung von Fig. 4A;

Fig. 5 eine schematische Querschnittansicht der Vorrichtung aus Fig. 3A in einer Schnittebene; Fig. 6 eine schematische Aufsicht auf eine Vorrichtung, die ein Bündel von Nanostruk- turen aufweist;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Aussendung elektromagnetischer Strahlung basierend auf Lichtwandlermolekülen;

Fig. 8A ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung mit zwei Vorrichtungen zur Aussendung elektromagnetischer Strahlung;

Fig. 8B ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung mit zwei Vorrichtungen zum Empfangen elektromagnetischer Strahlung;

Fig. 8C ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung mit zwei Vorrichtungen, von denen eine zur Aussendung und die andere zum Empfangen elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Bandstruktur einer elektrisch leitfähigen Nanostruktur und einer Bandstruktur eines Strahlungsmoleküls;

Fig. 10 ein alternatives schematisches Bändermodell für einen Energieverlauf innerhalb der elektrisch leitfähigen Nanostruktur und eines Strahlungsmoleküls;

Fig. 1 1 die schematische Anordnung aus Fig. 10, bei der eine Polarität an den Steuerelektroden vertauscht ist.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funk- tionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann. Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 10 zur Aussendung oder Detektion elektromagnetischer Strahlung. Vorrichtung 10 umfasst eine elektrisch leitfähige Nanostruktur 12, die eine erste Elektrode 14a und eine zweite Elektrode 14b miteinander verbindet. Die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 ist ausgebildet, um Elektronen 16 und Löcher 18 von den Elektroden 14a bzw. 14b hin zu einem Strahlungsmolekül, bzw. Leuchtmolekül 22 oder von dem Strahlungsmolekül 22 hin zu den Elektroden 14a bzw. 14b zu transportieren.

Das Strahlungsmolekül 22 ist an einer Umfangsfläche 24 der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 angeordnet und ausgebildet, um bei einer Rekombination von Elektronen 16 und Löchern 18 in dem Strahlungsmolekül 22 die elektromagnetische Strahlung 1 1 o zu emittieren oder eine elektromagnetische Strahlung 1 1 i zu empfangen und Elektronen 16 und Löcher 18 basierend auf der empfangenen elektromagnetischen Strahlung 1 1 i zu emittieren (Ladungsträgertrennung). Tunneleffekte zwischen der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 und dem Strahlungsmolekül 22 ermöglichen einen Übertritt der Elektronen 16 und Löcher 18 von der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 zu dem Strahlungsmolekül 22 bzw. einen Übertritt von Elektronen 16 und Löchern 18 von dem Strahlungs- molekül 22 in die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12.

Entlang von Bereichen 26a und 26b der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 und mithin der Umfangsfläche 24 sind die Enden der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 von der ersten Elektrode 14a bzw. der zweiten Elektrode 14b zumindest teilweise oder vollum- fänglich umschlossen, um einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten Elektrode 14a und der elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 oder zwischen der zweiten Elektrode 14b und der elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 bereitzustellen. Ein derartig bereitgestellter elektrischer Kontakt an der Umfangsfläche 24 kann beispielsweise gegenüber einer Kon- taktierung an einer Querschnittsfläche zwischen der elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 und der ersten Elektrode 14a oder der zweiten Elektrode 14b einen reduzierten Übergangswiderstand aufweisen. Dies kann erreicht werden, indem die Nanostruktur zumindest teilweise in die entsprechende Elektrode eingebettet ist, wobei eine Teilfläche der Umfangsfläche 24 in den Bereichen 26a und 26b die erste bzw. zweite Elektrode kontaktiert. Dies kann besonders vorteilhaft sein, wenn die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 einen sehr kleinen Durchmesser bzw. eine sehr kleine Abmessung senkrecht zu einer axialen Ausdehnung und mithin eine sehr kleine Querschnittsfläche aufweist.

In anderen Worten sind die Enden der elektrisch leitfähigen Nanostruktur gänzlich in der ersten Elektrode 14a bzw. zweiten Elektrode 14b eingebettet, d.h., von Elektrodenmaterial umschlossen anstatt auf den Elektroden 14a und 14b aufzuliegen, was als bridging be- zeichnet wird. Dies kann auch als eine komplett integrierte elektrisch leitfähige Nanostruktur bezeichnet werden.

Die Elektroden 14a und 14b weisen zumindest bei einigen Ausführungsbeispielen eine voneinander verschiedene Austrittsarbeit für elektrische Ladungsträger wie Elektronen und Löcher auf. Ein Anlegen einer Spannung U zwischen der ersten Elektrode 14a und der zweiten Elektrode 14b führt zu einem Eintritt von Elektronen 16 und Löchern 18 in die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12. Die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 weist Halbleitereigenschaften auf, so dass die Elektronen 16 und Löcher 18 getrennt werden können und bei Vorliegen verschiedener Austrittsarbeiten an den ersten und zweiten Elektroden von einander verschiedene Energieniveaus aufweisen.

Elektronenarme bzw. elektronenreiche Bereiche und mithin Arbeitspunkte der Vorrichtung entlang der elektrisch leitfähigen Nanostruktur können mit Hilfe asymmetrischer Source- Drain-Kontakte, das heißt Metalle unterschiedlicher Austrittsarbeit für die Elektroden 14a und 14b, eingestellt werden. Die Austrittsarbeit kann dabei abhängig von dem jeweils verwendeten Elektrodenmaterial sein. Insbesondere kann eine Abstimmung verschiedener Elektrodenmaterialien, wie etwa Aluminium, Kupfer, Gold oder Silber, so erfolgen, dass Elektronen 16 und Löchern 18 bestimmter Energie an die elektrisch leitfähige Nano- struktur 12 abgegeben oder von diesen aufgenommen wird. Geeignete Materialkombinationen sind zum Beispiel Calcium vs. Palladium oder Scandium vs. Palladium.

In anderen Worten kommt es in der kontaktierten, halbleitenden Nanostruktur zwischen den Elektroden aufgrund des Energieniveauunterschiedes zu einer Bandverbiegung, wenn die erste und die zweite Elektrode aus Metallen mit unterschiedlichen Austrittsarbeiten bestehen. Bei Einstellung einer (nichtverschwindenden) Spannung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (Source-Drain-Spannung) werden Elektronen von der Metallelektrode mit höherer Austrittsarbeit in das Leitungsband und gleichzeitig Löcher von der Metallelektrode mit niedrigerer Austrittsarbeit in das Valenzband der halbleitenden Nanostruktur injiziert. Durchlass- und Sperrrichtung der Diode sind durch die Polarität (Vorzeichen) der Source-Drain-Spannung, d.h. der elektrischen Spannung zwischen den Elektroden 14a und 14b, wählbar. Alternativ oder zusätzlich kann der Arbeitspunkt des Bauelementes mit einer Steuerelektrodeneinrichtung eingestellt, d.h. verschoben, werden. Die Steuerelektrodeneinrichtung kann ausgebildet sein, um ein elektrisches Potential und mithin ein Energieniveau der Elektronen 16 und/oder Löcher 18 bereichsweise entlang der elektrisch leitfähigen Nanostruktur zu beeinflussen. Die unterschiedlichen Austrittsarbeiten der Elektroden 14a und 14b und/oder eine Steuerelektrodeneinrichtung ermöglichen eine Einstellung der Energiedifferenz zwischen Elektronen 16 und Löchern 18. Die Energiedifferenz kann eine Wahrscheinlichkeit beeinflus- sen, mit der die Elektronen 16 und die Löcher 18 aus der elektrisch leitfähige Nanostruk- tur 12 in das Strahlungsmolekül 22 tunneln. Die Wahrscheinlichkeit P _T des Tunnelns kann mit

angegeben werden, wobei V ₀ die Potentialbarriere zwischen Nanostruktur und Strahlungsmolekül, E die Energie der Ladungsträger, κ den imaginären Impuls und α die Amplitude der komplexen Wellenfunktionen der jeweiligen Ladungsträger (Elektronen, Löcher) in der Barriere bezeichnet.

Somit können Zustände erreicht werden, bei denen die Rekombination der Ladungsträger überwiegend oder zumindest zum Teil im Strahlungsmolekül begünstigt wird. Dabei ist die Rekombination innerhalb der halbleitenden Nanostruktur als Konkurrenzprozess anzuse- hen, der allerdings für zusätzliche Emissionen, wie etwa im infraroten Bereich, für Anwendungen zur Verfügung stehen kann.

Wie zuvor erläutert können die Elektronen 16 und Löcher 18 basierend auf den jeweiligen Energieniveaus in das Strahlungsmolekül 22 tunneln. Das Strahlungsmolekül 22 ist aus- gebildet, um bei einer Rekombination von Elektronen 16 und Löchern 18 in dem Strahlungsmolekül 22 die elektromagnetische Strahlung 1 1 o zu emittieren. In anderen Worten kann Vorrichtung 10 bei Anlegen einer elektrischen Spannung U an die Elektroden 14a und 14b als Lichtemitter betrieben werden. Es sei angemerkt, dass sich der Begriff Licht auf elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich bezieht, der nicht als auf einen vom Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich eingeschränkt verstanden wird. Vielmehr werden die Begriffe Licht und elektromagnetische Strahlung im Folgenden gleichwertig genutzt, um eine bessere Anschaulichkeit der Beschreibungen zu ermöglichen. Ein möglicher Wellenlängenbereich der emittierten elektromagnetischen Strahlung 1 1 o kann beispielsweise in einem Wellen- längenbereich zwischen 100 nm und 10.000 nm liegen. In alternativen Ausführungsformen kann der Wellenlängenbereich der emittierten elektromagnetische Strahlung 1 1 o in einem Wellenlängenbereich zwischen 200 nm und 8.000 nm oder zwischen 300 nm und 7.000 nm liegen.

Das Strahlungsmolekül 22 ist ferner ausgebildet, um eintreffende elektromagnetische Strahlung 1 1 i zu absorbieren und basierend auf der eintreffenden elektromagnetischen Strahlung 1 1 i bzw. basierend auf einem Energiegehalt der eintreffenden elektromagnetischen Strahlung Elektronen 16 und Löcher 18 zu emittieren, die in die elektrisch leit- fähige Nanostruktur 12 tunneln können. Die Elektronen 16 und Löcher 18 können je nach Austrittsarbeit der jeweiligen Elektroden in Richtung der ersten oder zweiten Elektrode 14a oder 14b wandern, wobei die Bewegungsrichtung der Löcher der Bewegungsrichtung der Elektronen entgegengesetzt ist. Dies kann zu einer messbaren Spannung U zwischen der ersten Elektrode 14a und der zweiten Elektrode 14b führen, was einen Betrieb der Vorrichtung 10 als Fotodetektor ermöglicht.

Bei der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 kann es sich um einen eindimensionalen oder einen zweidimensionalen Leiter handeln. Es sei angemerkt, dass sich die Begriffe eindimensionaler und zweidimensionaler Leiter auf die Anzahl der Freiheitsgrade bezie- hen, in denen aus quantenmechanischer Sicht keine Einschränkung (Einschluss, Confi- nement) der Wellenfunktionen der Ladungsträger in der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 vorliegt. In einem Nanodraht wie zum Beispiel in einer einwandigen Kohlenstoffnano- röhre (Carbon-Nano-Tube - CNT) ist die quantenmechanische Wellenfunktion von Elektronen und Löchern in axialer Richtung nicht eingeschränkt, während sie in den radialen Richtungen einer quantenmechanischen Einschränkung unterliegt. Daher kann ein CNT als eindimensionaler Leiter bezeichnet werden. Graphen ist beispielsweise aus einer Atomlage Graphit gebildet. Das heißt die Atomkerne oder Moleküle sind in einer ebenen Gitterstruktur bzw. einer ebenen Wabengitterstruktur angeordnet. Gemeinhin wird Graphen als zweidimensionaler Leiter bezeichnet. Diese Art der Definition von Dimensionali- tät ist allgemein anerkannt, obschon die Atomkerne oder Moleküle, welche die Gitterstruktur der Nanoröhre oder des Graphens bilden, selbst eine dreidimensionale Ausbreitung im Sinne von Länge. Höhe und/oder Breite bzw. einem dreidimensionalen Durchmesser aufweisen, so dass auch Nanoröhre und Graphen Abmessungen in drei Raumrichtungen aufweisen. Ein Nanodraht kann beispielsweise einen Durchmesser von wenigen bis eini- gen Nanometern aufweisen, so dass für viele Anwendungen lediglich eine axiale Ausdeh- nung des Drahtes relevant ist, was zu einer Bezeichnung von (an sich dreidimensionalen) Nanodrähten als eindimensionale Struktur führt.

In anderen Worten kann die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 ein eindimensionaler Leiter wie etwa eine Aneinanderreihung leitfähiger Moleküle, Nanodrähte, Nanoröhren (z.B. CNTs), Nanoribbons oder Nanohorns, oder ein zweidimensionaler Leiter, wie etwa Graphen, ein Silizen oder Metallchalkogenid sein. Die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 weist halbleitende Eigenschaften auf, so dass Elektronen 16 und Löcher 18 einer Ladungstrennung unterliegen. Im Falle eines Fotodetektors werden die Ladungsträger bei Einfall eines Lichtquants generiert und in das Leitungsband (Elektronen) bzw. das Valenzband (Löcher) abgegeben. Im Falle der lichtemittierenden Diode können die Ladungsträger aus diesen rekombinieren. Eine mittlere freie Weglänge, das heißt ein Abstand für eine geringe Wechselwirkung mit Atomen, beträgt in einem CNT etwa 10μιη. Innerhalb der freien Weglänge weist eine elektrisch leitfähige Nanostruktur gute Transporteigen- schaffen für Elektronen und Löcher auf.

Die Lokalisierung der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 kann beispielsweise durch eine gerichtete Abscheidung aus der flüssigen Phase, gegebenenfalls feldunterstützt, das heißt, basierend auf einem elektrischen Feld, erfolgen, wie etwa durch Dielektrophorese (DEP).

Alternativ kann die Lokalisierung der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 beispielsweise auch direkt durch die Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition - CVD) erfolgen, da diese hier direkt nach dem Wachstum lokalisiert auf dem Substrat vorliegen.

Das Strahlungsmolekül 22 kann beispielsweise ein Quantenpunkt (Quantum Dot - QD) sein. Das Strahlungsmolekül 22 kann beispielsweise ein kolloidales, d.h. im Wesentlichen sphärisches Strahlungsmolekül sein. Alternativ kann das Strahlungsmolekül 22 auch eine elongierte kolloidale Quantenstruktur mit einem Aspektverhältnis ungleich 1 sein. Das bedeutet, dass das Strahlungsmolekül 22 beispielsweise eine Form aufweist, bei der eine Breite, Höhe oder Länge größer ist als eine oder beide der verbleibenden Abmessungen. Vereinfacht ausgedrückt kann eine elongierte, kolloidale Quantenstruktur beispielsweise eine längliche oder ovale Ausformung aufweisen. Der Vorteil elongierter Strahlungsmoleküle bestünde darin, dass sie sich längs an eine elektronische Nanostruktur anlagern und damit eine polarisationsselektive Abstrahlung der elektromagnetischen Strahlung ermöglichen. Die Polarisationsrichtung der elektromagnetische Strahlung 1 1 o hängt von einer Orientierung der größten oder kleinsten Abmessung des Strahlungsmoleküls 22 im Raum ab.

Das Strahlungsmolekül 22, wie etwa ein Quantenpunkt kann eine nanoskopische Materi- alstruktur sein, und Halbleitermaterialien umfassen. Beispielsweise kann das Strahlungsmolekül 22 Il-Vl-Halbleitermaterialien, wie etwa Cadmiumselenid (CdSe), lll-V- Halbleitermaterialien, wie etwa Indiumphosphid (InP) oder Ill-Ill-V-Halbleitermaterialien, wie etwa Indiumgalliumarsenid (InGaAs) oder Galliumindiumphosphid (GalnP) aufweisen. In einem Strahlungsmolekül 22 sind die Freiheitsgrade der Wellenfunktionen von Elektro- nen 16 und/oder Löchern 18 soweit eingeschränkt, so dass ihre Energiezustände diskret verteilt sind. Damit kann die emittierte elektromagnetische Strahlung 1 1 o einen im Wesentlichen diskreten Wellenlängenbereich aufweisen, wenn Vorrichtung 10 als Lichtemitter betrieben wird. Bei Verwendung halbleitender Quantenpunkte als Strahlungsmolekül kann zudem die Emission im Falle einer geringen Durchmesserverteilung sehr schmal- bandig erfolgen. Wird Vorrichtung 10 als Fotodetektor betrieben, so hat die gemessene Spannung U einen Wert abhängig von einer Intensität der elektromagnetischen Strahlung 1 1 i. Dabei kann die minimale detektierbare Energie durch die Wahl der Bandlücke über die Größe des Quantenpunktes frei eingestellt werden, In erster Näherung entspricht die Energie der Bandlücke. Die Bandlücke ist über die Größe des Strahlungsmoleküls ein- stellbar. Das Strahlungsmolekül 22 ist adjazent an der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 angeordnet, so dass die Elektronen 16 und Löcher 18 die Potentialbarriere zwischen der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 und dem Strahlungsmolekül 22 überwinden und bei Vorliegen der entsprechenden Auswahlregeln, wie etwa Energie- und Impulserhaltung, in das Leitungs- bzw. Valenzband des Strahlungsmoleküls 22 tunneln können.

In anderen Worten können Elektronen 16 und Löcher 18 vom CNT in die QDs fließen, bzw. tunneln, und dort unter Aussendung von Licht rekombinieren. Durch den Betrieb als gut steuerbare Diode werden ein lokal begrenzter Bereich oder mehrere lokal begrenzte Bereiche ausgebildet, in dem Elektronen 16 und Löcher 18 strahlungsbehaftet rekombi- nieren können. Der Betrieb als gut steuerbare Diode ergibt sich aus den unterschiedlichen Austrittsarbeiten oder der (jeweiligen) Polarität der Steuerelektrode(n). Die Emissionswellenlänge und die Lichtstärke der Vorrichtung 10 können dabei durch die Größe und die Anzahl der angebundenen QDs pro CNT gezielt einstellbar sein. Um ferner die Effizienz der Vorrichtung, das heißt eine Helligkeit oder Lichtausbeute pro angelegter elektrischer Spannung, je nach Bedarf anzupassen, können auch unterschiedliche Modifikationen von QDs, wie etwa Core-Shell-Systeme, die aus einem Kern und einer oder mehreren Hüllen bestehen. Verwendung finden. Die erste und die zweite Elektrode 14a und 14b sind mit ein- und demselben, undotierten Molekül kontaktiert, was auch als „homojunction" bezeichnet werden kann. Das Strahlungsmolekül 22, wie etwa ein QD. ist also nicht Bestandteil des den Source-Drain-Strom ausmachenden, das heißt elektrisch leitenden, Pfades. Durch eine reduzierte Anzahl von Materialübergängen kann ein resultierender elektrischer Gesamtwiderstand verringert, eine benötigte Leistungsaufnahme der Vorrichtung reduziert und eine Effizienz des resultierenden Devices, d.h. der Vorrichtung, verbessert werden. Das Strahlungsmolekül 22 kann mittels einer kovalenten, das heißt chemisch gebunden, oder basierend auf einer oder mehrerer nicht-kovalenten Bindungen, wie beispielsweise Van-der-Waals-Kräfte oder ionische Bindungen, an der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 angeordnet sein. In anderen Worten beschreibt Vorrichtung 10 einen Aufbau von nanooptoelektronischen Lichtemittern oder Fotodetektoren, die sich aufgrund der hohen Flexibilität, was Bauform und emittierte bzw. empfangene Wellenlänge angeht, gut als Lichtquelle oder Fotodetektor in optischen Systemen integrieren lassen. Vorrichtung 10 kann beispielsweise in der Unterhaltungstechnologie, wie etwa als Alternative zu heutigen OLED-Displays für Smart- phones oder Tablet-Computer einsetzbar sein. Ebenso ist eine Verwendung als effizientes Leuchtmittel vorstellbar. Darüber hinaus kann Vorrichtung 10 überall dort, wo kleine, effiziente, robuste und je nach Anwendung durchstimmbare Lichtquellen benötigt werden, einsetzbar sein. Dies trifft unter anderem auch in Bereichen wie der Medizintechnik, der Telekommunikation, der Datenverarbeitung oder der Spektroskopie zu. Auch kann Vor- richtung 10 als effiziente und zugleich gut kontrollierbare Einzelphotonenquelle für zukünftig quantenoptische Anwendungen in der Quantenkryptografie oder der Quanteninformationstechnologie einsetzbar sein.

Die Emission von elektromagnetischer Strahlung, die auf einer Rekombination von La- dungsträgern innerhalb der elektrisch halbleitenden Nanostruktur beruht, kann durch einen Filter, der bspw. zwischen der Vorrichtung 10 und einem Betrachter oder einem Empfänger angeordnet ist, reduziert oder minimiert werden. Dieser Filter kann dabei bspw. mit Hilfe von Lichtwandlermolekülen, die sich auf der elektrisch halbleitenden Nanostruktur 12 und/oder innerhalb einer Isolationsschicht (siehe Fig. 2 und nachfolgende Beschreibung zu Fig. 2) befinden, realisiert werden. Alternativ kann die Wellenlänge, die auf der Rekombination in der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 basiert, als eine zweite, ver- schiedene Wellenlänge zusätzlich zur emittierten elektromagnetischen Strahlung 1 1 o oder als eine gleiche Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung 1 1 o nutzbar sein.

Vornchtung 10 kann auch als eine Lichtquelle bezeichnet werden, die zwei Teillichtquellen umfasst. Eine erste Lichtquelle in Form des Strahlungsmoleküls 22 und eine zweite Lichtquelle in Form der emittierten Wellenlänge basierend auf der Rekombination von Elektronen und Löchern in der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12.

In anderen Worten weist die Vorrichtung eine CNT-Emission auf, die zu einer Emission der Strahlungsmoleküle konkurriert, abhängig davon, welcher Anteil an Elektronen 16 und Löchern 18 von der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 in das Strahlungsmolekül 22 tunneln.

Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass ein Wellenlängenbereich, den die Vorrich- tung 10 emittiert bzw. empfängt oder auswertet, mit einer großen Genauigkeit in Abhängigkeit einer Ausbildung des Strahlungsmoleküls 22 justierbar ist. Vorrichtung 10 kann mit geringen Abmessungen, d.h. beispielsweise mit einer Grundfläche von weniger als 60x50 pm, weniger als 30x30 pm oder weniger als 20x15pm aufgebaut sein und auch als Optoelektronisches Nanosystem basierend auf kolloidalen Quantenpunkten und halbleitenden Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) bezeichnet werden. Die geringen Abmessungen erlauben eine hohe Energieeffizienz der Vorrichtung 10 sowie eine gute Integrierbarkeit der Vorrichtung. Basierend auf der Ausbildung des Strahlungsmoleküls 22 weist Vorrichtung 10 eine gute Durchstimmbarkeit der emittierten Wellenlänge auf, d.h. eine geringe Emissionsbandbreite, einen hohen Kontrast, eine hohe Leuchtstärke und eine hohe Quanten- ausbeute.

Fig. 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 20, die die erste Elektrode 14a und die zweite Elektrode 14b aufweist. Die Elektroden 14a und 14b sind über die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 verbunden. Die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 ist dabei so angeordnet, dass sie einen Winkel 28 von kleiner oder gleich 20° zu einer Oberflächenebene 32 oder einer Hilfsebene 34, die parallel zur Oberflächenebene 32 der Vorrichtung 20 angeordnet ist, verläuft. In anderen Worten verläuft die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 im Wesentlichen horizontal, bzw. waagerecht. Vorrichtung 20 weist zwei Strahlungsmoleküle 22a und 22b auf. Eine im Wesentlichen parallel zu der Oberflächenebene 32 verlaufende, das heißt einen Winkel von kleiner oder gleich 20° aufweisende elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 ermöglicht, dass elektromagnetische Strahlung emittierbar ist, die im Wesentlichen in Richtung eines Lots 36, das senkrecht zu der Oberflächenebene 32 verläuft, nutzbar ist. Vorrichtung 20 weist ferner eine Isolationsschicht 38 auf, die die Elektroden 14a und 14b sowie die elektrisch leitfähi- ge Nanostruktur 12, die Strahlungsmoleküle 22a und 22b sowie ein Lichtwandlermolekül 42 bedeckt. Das Strahlungsmolekül 22b ist ausgebildet, um eine elektromagnetische Strahlung 1 1 Ό zu emittieren, die einen von der elektromagnetischen Strahlung 1 1 o verschiedenen Wellenlängenbereich aufweist. Alternativ können die Strahlungsmoleküle auch elektromagnetische Strahlung 1 1 o oder 11 Ό mit einem gleichen Wellenlängenbe- reich emittieren.

Die Isolationsschicht 38 ist ausgebildet, um die bedeckten Komponenten 14a, 14b, 12, 22a, 22b und 42 vor äußeren Einflüssen, wie Berührung, Oxidation oder Feuchtigkeit, zu schützen. Ferner ist die Isolationsschicht 38 ausgebildet, um einen elektrischen Kontakt zwischen anderen Komponenten und der Vorrichtung zu verhindern. Die Isolationsschicht kann bspw. transparent sein oder Materialien aufweisen, die ausgebildet sind, um elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich, wie etwa einem Infrarotbereich, zu filtern, so dass ein Austritt einer elektromagnetischen Strahlung 44, die auf der Rekombination von Elektronen und Löchern in der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 ba- siert, reduziert oder verhindert ist, wenn die Vorrichtung 20 als Lichtemitter betrieben wird. Alternativ kann eine Sensitivität der Vorrichtung 20 bezüglich verschiedener ^' Wellenlängenbereiche basierend auf den filternden Eigenschaften einstellbar sein, wenn Vorrichtung 20 als Fotodetektor betrieben wird. Das Lichtwandlermolekül 42 ist ausgebildet, um elektromagnetische Strahlung mit einer ersten Wellenlänge zu empfangen und basierend auf der empfangenen elektromagnetischen Strahlung elektromagnetische Strahlung in einer zweiten Wellenlänge auszusenden. Das Lichtwandlermolekül 42 kann beispielsweise fluoreszierende, phosphoreszierende oder elektroluminiszente Farbstoffmoleküle aufweisen. So kann beispielsweise eine Rekombination von Elektronen und Löchern in der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 zu einer Emission von elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich wie etwa dem Infrarotbereich, erfolgen. Dieser Wellenlängenbereich kann von einem Wellenlängenbereich der emittierten elektromagnetischen Strahlung 1 1 o oder 1 1 Ό verschieden sein. Das Lichtwandlermolekül 42 kann beispielsweise so abgestimmt oder ausgeführt sein, dass es von der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 basierend auf der Rekombination von Elektronen und Löchern emittierte elektromagnetische Strahlung 44 empfängt und basierend auf Elektrolumineszenz, Fluoreszenz oder Phosphoreszenz elektromagnetische Strahlung 46 aussendet. Ein Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung 46 kann gleich oder verschieden von dem Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung 1 1 o der Strahlungsmoleküle 22a und/oder 22b sein.

In anderen Worten ist Vorrichtung 20 ausgebildet, um elektromagnetische Strahlungen 1 1 o, 1 1 Ό, 44 und 46 zu emittieren, die einen von einander verschiedenen Wellenlängenbereich aufweisen können. In diesem Fall kann durch eine Auslegung der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12, der Strahlungsmoleküle 22a und 22b sowie des Lichtwandlermo- leküls 42 eine Überlagerung von Wellenlängenbereichen und mithin eine Emission von farbigem, das heißt polychromem Licht, ermöglicht werden.

Vorrichtung 20 weist ferner eine Isolationsschicht 48 auf, die ausgebildet ist, um die Elektroden 14a, 14b, die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 und/oder die Strahlungsmoleküle 22a, 22b bzw. das Lichtwandlermolekül 42 elektrisch gegenüber einem Substrat 51 zu isolieren. Das Substrat 51 kann beispielsweise eine Siliziumschicht oder eine Folie sein. Die Isolationsschicht 48 kann beispielsweise Siliziumoxid umfassen.

Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass durch eine Kombination von Wellenlängen basierend auf zwei, einer Mehrzahl oder einer Vielzahl von Strahlungsmolekülen ein Lichtspektrum der Vorrichtung einstellbar sein kann.

Fig. 3A zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Vorrichtung 30, die eine Vielzahl von Strahlungsmoleküle 22 aufweist, die an der Umfangsfläche der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 angeordnet sind. Die durch die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 verbundenen Elektroden 14a und 14b weisen Materialien mit einer gleichen Austrittsarbeit auf. In anderen Worten sind die beiden Elektroden 14a und 14b aus dem gleichen Material gebildet. Fig. 3B zeigt eine schematische Draufsicht auf die Anordnung 30 und Fig. 3C zeigt eine schematische Seitenansicht der Anordnung 30. Eine schematische seitliche Schnittansicht der Vorrichtung 30 in einer Schnittebene A-A ist in der Fig. 5 dargestellt.

Vorrichtung 30 umfasst zwei Steuerelektrodeneinrichtungen 54a und 54b mit vier Steuerelektroden 52a-d. Die Steuerelektroden 52a und 52b bzw. 52c und 52d sind jeweils gegenüberliegend so angeordnet, dass die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 zwischen den Elektroden 52a und 52b bzw. 52c und 52d angeordnet ist. Die Steuerelektrodeneinrichtung 54a umfasst die Steuerelektroden 52a und 52b und ist benachbart zur ersten Elektrode 14a angeordnet. Die Steuerelektrodeneinrichtung 54b umfasst die Steuerelektroden 52c und 52d und ist benachbart zur ersten Elektrode 14b angeordnet.

Die Steuerelektrodeneinrichtungen 54a und 54b sind ausgebildet, um bei einem Anlegen einer Spannung V _G i an die Steuerelektrodeneinrichtung 54a oder einer Spannung V _G 2 an die Steuerelektrodeneinrichtung 54b jeweils ein elektrisches Feld 56a oder 56b zu erzeugen. Wie in den Fig. 3B und 3C gut zu erkennen ist, sind die Steuerelektroden 52a und 52b in einer Weise bezüglich der Nanostruktur 12 und der ersten Elektrode 14a angeordnet, dass das von ihnen erzeugte elektrische Feld 56a vor allem am Ort des Kontaktes zwischen der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 und der ersten Elektrode 14a vorliegt. Auch die Steuerelektroden 52c und 52d sind derart angeordnet, dass das entsprechende elektrische Feld 56b vor allem am Ort des Kontaktes zwischen der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 und der zweiten Elektrode 14b vorliegt. Ein Feldstärkenverlauf des elektrischen Feldes 56a und des elektrischen Feldes 56b kann dabei abhängig von einer angelegten Elektrodenspannung vorzeichengleich (elektrische Feldlinien in paralleler Ausrichtung) oder alternativ vorzeichenverschieden (elektrische Feldlinien in antiparalleler Ausrichtung) mit gleicher oder voneinander verschiedener Stärke sein. Eine Spannung V _G i und/oder eine Spannung V _G2 kann dabei betragsmäßig größer sein als eine Spannung zwischen den Elektroden 14a und 14b.

Basierend auf der Anordnung der Steuerelektrodeneinrichtung 54a und 54b derart, dass die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 zwischen den Steuerelektroden 52a und 52b bzw. zwischen den Steuerelektroden 52c und 52d angeordnet ist, kann die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 insbesondere innerhalb des jeweiligen Kontaktbereichs 26a, 26b beein- flusst werden. Die Steuerelektroden 52a-d können eine Energiedifferenz zwischen Elektronen und Löchern einstellen.

Die Steuerelektrodeneinrichtungen 54a und 54b sind ausgebildet, um basierend auf den elektrischen Feldern 56a und 56b ein Energieniveau von Löchern und/oder Elektronen derart zu beeinflussen, dass die Tunnelwahrscheinlichkeit P _T steuerbar ist.

In anderen Worten ist das elektrische Feld 56a bzw. 56b ausgebildet, um das Potenzial der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 zu modifizieren und so eine Rekombination von Elektronen und Löchern genau im Strahlungsmolekül 22 zu begünstigen. Vereinfacht dargestellt, kann ein Design der Vorrichtung 30 auf das Design eines Feldeffekttransistors (FET) zurückgeführt werden. Die Elektroden 14a und 14b können als Source und Drain, die Steuerelektroden 52a-d als Gate-Elektroden bezeichnet werden. Wenn die Elektroden 14a und 14b bspw. eine von einander verschiedene Austrittsarbeit aufweisen, können die Elektroden 14a und 14b auch basierend auf der jeweiligen Austrittsarbeit als Source und Drain bezeichnet werden, wobei die Bezeichnung basierend auf den elektrischen Feldern 56a und 56b auch vertauschbar sein kann. Die gegenüberliegenden Steuerelektroden 52a und 52b bzw. 52c und 52d ermöglichen eine Erzeugung nahezu homogener elektrischer Felder 56a und 56b.

Im Gegensatz zu den Vorrichtungen 10 und 20, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt sind, können die elektronenarmen bzw. elektronenreichen Bereiche alternativ oder zusätzlich zu den asymmetrischen Source-Drain-Kontakten, das heißt Elektroden 14a und 14b mit Metallen unterschiedlicher Austrittsarbeit, basierend auf den Steuerelektroden- einrichtungen 54a und 54b eingestellt werden. Wird eine Ebene, in welcher die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 zwischen den Steuerelektroden 52a und 52b bzw. 52c und 52d angeordnet ist als eine horizontale Ebene betrachtet, so können die Elektroden 52b und 52c als Top-Gates, die Elektroden 52a und 52d als Bottom-Gates bezeichnet werden. Dabei bezeichnen Top-Gates und Bottom-Gates lediglich eine veranschaulichende Be- Schreibung, ohne die Elektroden 52a-d bezüglich einer Orientierung im Raum einzuschränken.

Alternativ kann beispielsweise lediglich eine der Steuerelektroden 52a-d benachbart zu einer der Elektroden 14a oder 14b angeordnet sein, wenn die Elektroden 14a und 14b voneinander verschiedene Austrittsarbeiten aufweisen. Alternativ kann eine Steuerelektrodeneinrichtung 54a und/oder 54b lediglich eine Steuerelektrode 52a oder 52b bzw. 52c oder 52d aufweisen. Ein von lediglich einer Steuerelektrode 52a oder 52b bzw. 52c oder 52d erzeugtes elektrisches Feld 56a oder 56b kann gegenüber einem Feld, welches durch zwei gegenüberliegende Elektroden 52a und 52b bzw. 52c und 52d generiert wird. inhomogener sein. Dafür kann beispielsweise eine Herstellung und/oder ein Bauraum der Vorrichtung verringert sein.

Die Steuerelektrodeneinrichtung 54a oder 54b kann anders ausgedrückt aus einer oder mehreren Steuerelektroden 52a-d gebildet sein. Weisen die Elektroden 14a und 14b von- einander verschiedene Austrittsarbeiten auf, kann ein Arbeitspunkt der Vorrichtung 30 unter Verwendung einer Steuerelektrodeneinrichtung 54a oder 54b beeinflusst werden. Weisen die Elektroden 14a und 14b identische Austrittsarbeiten auf, so kann ein Arbeitspunkt der Vorrichtung, das heißt beispielsweise eine emittierte Lichtstärke, durch zwei oder mehrere Steuerelektrodeneinrichtungen 54a und 54b einstellbar sein. Weist eine Steuerelektrodeneinrichtung 54a oder 54b zwei gegenüberliegende Elektroden auf, so kann ein elektrisches Feld 56a bzw. 56b mit einer größeren Homogenität erzeugt werden, was einen effizienteren Betrieb der Vorrichtung, das heißt am Ort des Kontaktes zwischen elektrisch leitfähiger Nanostruktur und der ersten bzw. zweiten Elektrode eine höhere erzielbare Feldstärke pro angelegter Spannung ermöglichen kann. In anderen Worten kann beispielsweise mit mindestens vier Gate-Elektroden als Steuerelektroden ein homogenes elektrisches Feld unabhängig von den Source- und Drain-Kontakten an den Elektroden 14a und 14b realisiert werden, wohingegen beispielsweise mit zwei Top-Gate-Elektroden oder zwei Bottom-Gate-Elektroden ein inhomogenes Feld erzeugt werden kann. Damit lässt sich die Effizienz der Vorrichtung einstellen, das heißt eine gegebenenfalls aufwendigere Realisierung durch zusätzliche Elektroden erlaubt einen niedrigeren Energiever- brauch durch Erzeugen homogener elektrischer Felder.

Sind Steuerelektrodeneinrichtungen 54a oder 54b so ausgeführt, dass zwei gegenüberliegende Elektroden 52a und 52b oder 52c und 52d ein homogenes elektrisches Feld 56a oder 56b zur Beeinflussung der Energieniveaus von Elektronen und/oder Löchern bereit- stellen, und sind von diesen Steuerelektrodeneinrichtungen 54a oder 54b mit jeweils zwei Elektroden eine Anzahl n angeordnet, so kann auch von 2n-Gates, Dual-, Quattro-, Hexa-, oder Okto-Gates gesprochen werden.

In anderen Worten kann die Rolle der Austrittsarbeit alternativ oder zusätzlich zu den un- terschiedlichen Austrittsarbeiten der Elektrodenmaterialien auch mit mindestens zwei Steuerelektrodeneinrichtungen 54a und 54b erreicht werden. Dabei sind die Steuerelektroden jeweils einem Halbleiter-Metall-Übergang zwischen den Enden der halbleitenden Nanostruktur 12 und der ersten bzw. zweiten (Metall-)Elektrode 14a bzw. 14b benachbart. Durch diese Potentialdifferenz erfährt die Bandstruktur der halbleitenden Nanostruktur 12 eine Verbiegung, so dass - analog zum Fall mit lediglich Elektroden 14a und 14b mit Materialien unterschiedlicher Austrittsarbeit - bei entsprechender Wahl einer (nichtver- schwindenden) elektrischen Spannung zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 14a und 14b (Source-Drain-Spannung) Elektronen von der Metallelektrode mit niedrigerer Steuerelektrodenspannung in das Leitungsband und gleichzeitig Löcher von der Metall- elektrode mit höherer Steuerelektrodenspannung in das Valenzband der halbleitenden Nanostruktur 12 injiziert werden können. Durchlass- und Sperrrichtung der so erzeugba- ren Diode sind gleichsam durch die Polarität (Vorzeichen) der Source-Drain-Spannung wählbar. Im Falle gleicher Austrittsarbeit für beide Elektroden kann ferner die Durchlassbzw. Sperrrichtung durch die Polarität (Vorzeichen) der Steuerelektroden wahlweise vertauscht werden, da es sich hier um ein komplett symmetrisches System handelt.

So kann ein Anschalten, Ausschalten oder ein Vertauschen der Feldpolaritäten eine Durchlassrichtung und/oder eine Sperrrichtung einer Licht-emittierenden Diode mit einer elektrisch leitfähigen Nanostruktur und einem Strahlungsmolekül beeinflussen. Gegebenenfalls kann so die Durchlassrichtung und die Sperrrichtung vertauscht werden, wenn die Elektroden 14a und 14b gleiche Austrittsarbeiten aufweisen. So kann beispielsweise durch Aktivieren, Deaktivieren oder Variieren der Feldstärken und/oder Feldorientierungen ein resonanter Betrieb aus Phasen, in denen elektromagnetische Strahlung 1 1 o emittiert oder nicht emittiert wird, erreichbar sein. Dies kann beispielsweise bei Anwendungen der Telekommunikationstechnik vorteilhaft sein, wenn der resonante Betrieb etwa für eine Modulation eines emittierten Lichtsignals genutzt wird.

Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass eine Anordnung von Steuerelektrodeneinrichtungen 54a und 54b eine Einstellung des Arbeitspunktes der Vorrichtung erlaubt, wenn die Elektroden 14a und 14b eine gleiche oder verschiedene Austrittsarbeit aufwei- sen.

Fig. 4A zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Vorrichtung 40 mit Steuerelektroden 52'a-d, die eine bezogen auf die Steuerelektroden 52a-d der Vorrichtung 30, wie sie in Fig. 3 beschrieben ist, alternative Elektrodenform aufweisen. Fig. 4B zeigt eine sche- matische Draufsicht der Anordnung 40 und Fig. 4C zeigt eine schematische Seitenansicht der Anordnung 40.

Die Steuerelektroden 52'a-d sind in einer Ebene angeordnet. Wird diese Ebene als horizontale Ebene betrachtet, können die Steuerelektroden 52'a-d als Side-Gates bezeichnet werden. Die Steuerelektroden 52'a-d können alternativ oder zusätzlich zu den Steuerelektroden 52a-d der Fig. 3A angeordnet sein. In anderen Worten können zur Steuerung der elektronenarmen bzw. elektronenreichen Bereiche je nach Anwendung verschiedene Gate-Konfigurationen, wie beispielsweise Top-Gates, Bottom-Gates, Side-Gates oder Ähnliches verwendet werden. Wird eine axiale Richtung der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 als Verbindungsachse 58 zwischen den Elektroden 14a und 14b verstanden, so sind die Steuerelektrodeneinrichtungen 54 a und 54'b bspw. in einer lateralen Richtung 62 angeordnet, die senkrecht zu der Verbindungsachse 58 angeordnet ist.

Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass Vorrichtung 40 bspw. gegenüber Vorrichtung 30 mit einer geringeren Ausdehnung in einer Lichtabstrahlrichtung, das heißt einer geringeren Bauhöhe, ausführbar sein kann. Zusätzlich kann bspw. ein Abschirmen elektromagnetischer Strahlung in zumindest einer Lichtabstrahlrichtung, wie es bei der Anord- nung 30 in Fig. 3A-C durch die Steuerelektroden 52a-d passieren kann, verringert sein.

Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittansicht der Vorrichtung 30 in der Schnittebene A. Die Vorrichtung 30 weist die Steuerelektroden 52a und 52b sowie 52c und 52d auf. Die Steuerelektroden 52b und 52c, beispielsweise als Top-Gates bezeichnet, sind an einer dem Substrat 51 abgewandten Seite der Isolationsschicht 38 angeordnet. Die Steuerelektroden 52a und 52d sind von der Isolationsschicht 48 umschlossen, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Steuerelektroden 52a und 52d sowie 52b und 52c und den Elektroden 14a und 14b verhindert ist. Die Steuerelektroden 52a und 52d sind zwischen dem Substrat 51 und den Elektroden 14a und 14b angeordnet. Die Steuerelektroden 52b und 52c sind so angeordnet, dass die Elektroden 14a und 14b zwischen dem Substrat 51 und den Steuerelektroden 52b und 52c angeordnet sind. In anderen Worten wird ein relativ einfacher Aufbau ohne Mehrschichtsystem, mit hoher thermischer und mechanischer Stabilität und Energieeffizienz durch geringe Abmessungen und eine gute Integrierbarkeit mit den Vorteilen von QD-LEDs kombiniert. Vorrichtung 40 kann auch als eine LED beschrieben werden, die die Vorteile von CNT-LEDs mit den Vorteilen von QD-LEDs kombiniert.

Fig. 6 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Vorrichtung 60 mit der ersten Elektrode 14a und der zweiten Elektrode 14b, die über elektrisch leitfähige Nanostrukturen 12a und 12b sowie 12c verbunden sind. Die elektrisch leitfähigen Nanostrukturen 12a und 12b verbinden die Elektroden 14a und 14b direkt, d. h., in einem Abschnitt. Die elektrisch leit- fähige Nanostruktur 12c umfasst einen ersten Abschnitt 12'a und einen zweiten Abschnitt 12'b. Zum Beispiel kann die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12c eine Röhrenstruktur mit einem Defekt 66 (in Fig. 6 zur Veranschaulichung als Knick dargestellt) an einer Stelle sein, wobei der Defekt den Übergang vom ersten Abschnitt 12'a zum zweiten Abschnitt 12'b bildet. Vorrichtung 60 weist ferner das Strahlungsmolekül 22a und das Strahlungsmolekül 22b auf. Das Strahlungsmolekül 22a ist an der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12b angeordnet.

Die Abschnitte 12'a und 12 ^' b weisen eine axiale Länge auf, die geringer ist als ein Abstand zwischen der ersten Elektrode 14a und der zweiten Elektrode 14b. Die Abschnitte 12'a und 12'b sind an der besagten Defektstelle 66 miteinander verbunden, so dass die erste Elektrode 14a und die zweite Elektrode 14b über einen elektrischen Pfad, der die Abschnitte 12'a und 12'b aufweist, verbunden sind.

In anderen Worten können die Abschnitte 12'a und 12'b der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12c als miteinander kontaktierte Segmente bezeichnet werden. Das heißt, eine Verbindung bzw. eine elektrisch leitfähige Nanostruktur zwischen den Elektroden 14a und 14b kann aus zwei oder mehr Abschnitten gebildet sein.

Die elektrisch leitfähigen Nanostrukturen 12a, 12b und 12c bilden ein Bündel 65 von elektrisch leitfähigen Nanostrukturen. Ausführungsbeispiele umfassen Bündel 65, die eine geringe Anzahl wie etwa weniger als 60, weniger als 75 oder weniger als 80 elektrisch leitfähiger Nanostrukturen aufweisen. Durch eine begrenzte und geringe Anzahl von elektrisch leitfähigen Nanostrukturen können intermolekulare Wechselwirkungen zwischen den elektrisch leitfähigen Nanostrukturen, die eine Effizienz der Vorrichtung beeinträchtigen können, verringert oder vermieden werden. Eine feldinduzierte Abscheidung der elektrisch leitenden Nanostrukturen 12a-c in einem Herstellungsprozess wie etwa in einer Dielektrophorese (DEP) erlaubt eine parallele Anordnung oder im Wesentlichen parallele Anordnung der elektrisch leitfähigen Nanostrukturen 12a-c. Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 70 zur Aussendung elektromagnetischer Strahlung. Die Vorrichtung 70 weist die Elektroden 14a und 14b sowie die Steuerelektrodeneinrichtung 54a mit den Steuerelektroden 52a und 52b und die Steuerelektrodeneinrichtung 54b mit den Steuerelektroden 52c und 52d auf. Die elektrisch leitfähige Nanostruktur 12 ist ausgebildet, um die Elektroden 14a und 14b zu verbinden, so dass Elektronen und Löcher aus den Elektroden 14a und 14b unter Aussendung elektromagnetischer Strahlung in der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 rekombinieren kön- nen. An der Umfangsfläche der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 sind Lichtwandlermoleküle 42 angeordnet, die ausgebildet sind, um die elektromagnetische Strahlung der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 zu empfangen und basierend auf Elektrolumines- zenz, Phosphoreszenz oder Fluoreszenz elektromagnetische Strahlung in einem anderen Wellenlängenbereich auszusenden. Die Lichtwandlermoleküle 42 können eine voneinander verschiedene Emissionswellenlänge aufweisen, so dass basierend auf einer Kombination der Lichtwandlermoleküle 42 ein Emissionsspektrum der Vorrichtung 70 basierend auf den verschiedenen Emissionswellenlängen der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 und der Lichtwandlermoleküle 42 einstellbar ist.

Im Wesentlichen unterscheidet sich Vorrichtung 70 von Vorrichtung 30 durch die angeordneten Partikel zur Emission elektromagnetischer Strahlung. Während in Vorrichtung 30 Strahlungsmoleküle 22 angeordnet sind, um eine Aussendung von elektromagnetischer Strahlung basierend auf einer Rekombination von Elektronen und Löchern innerhalb der Strahlungsmoleküle 22 zu ermöglichen, wenn die Vorrichtung 30 als Lichtemitter betrieben wird, umfasst Vorrichtung 70 die Lichtwandlermoleküle 42, die ausgebildet sind, um die elektromagnetische Strahlung basierend auf einer Rekombination von Elektronen und Löchern innerhalb der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 zu empfangen und elektromagnetische Strahlung in einem veränderten Wellenlängenbereich auszusenden.

Obwohl Vorrichtung 30 so beschrieben ist, dass Strahlungsmoleküle 22 an der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 angeordnet sind und Vorrichtung 70 so beschrieben ist, dass Lichtwandlermoleküle 42 an der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 12 angeordnet sind, sind auch Vorrichtungen vorstellbar, die Steuerelektrodeneinrichtungen und eine Kombi- nation von Strahlungsmolekülen und Lichtwandlermolekülen aufweisen, die an der elektrisch leitfähigen Nanostruktur oder gegebenenfalls auch in der Isolationsschicht angeordnet sind. Die jeweiligen Strahlungsmoleküle und Lichtwandlermoleküle können gruppenweise gleiche oder verschiedene Wellenlängenbereiche aussenden oder aufnehmen, womit zum Beispiel auch Filter zu realisieren sind. Auch können, wie zuvor be- reits erläutert, Lichtwandlermoleküle und Strahlungsmoleküle einen jeweils individuellen Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung aussenden.

Vorrichtung 70 kann auch als CNT-LED ohne QDs bezeichnet werden und weist beispielsweise 2n-Gate-Elektroden für n = 2. 3. ... auf. Durch die Gate-Strukturen kann die jeweilige Vorrichtung an eine jeweilige Applikation spezifisch angepasst werden. Dies bezieht sich auf das Layout und die damit verbundene Bauteilfläche, eventuelle Bottom- Gates, Side-Gates und/oder Top-Gates und ferner beispielsweise auf eine Stärke des angelegten elektrischen Feldes. Beispielsweise können zwei, drei oder vier Gate- Elektroden angeordnet sein. Fig. 8A zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung 80 mit zwei Vorrichtungen 10a und 10b, wie sie in der Fig. 1 beschrieben sind. Anordnung 80 kann auch als Lichtemissionssystem bezeichnet werden.

Vorrichtung 10a ist ausgebildet, um elektromagnetische Strahlung 1 o-1 mit einem ersten Wellenlängenbereich auszusenden. Vorrichtung 10b ist ausgebildet, um elektromagnetische Strahlung 1 1 o-2 in einem zweiten Wellenlängenbereich zu emittieren. Der erste Wellenlängenbereich kann von dem zweiten Wellenlängenbereich verschieden sein. Beispielsweise kann der erste Wellenlängenbereich größer oder kleiner sein, d.h. eine größere oder verringerte Bandbreite aufweisen, als der zweite Wellenlängenbereich. Auch kann der erste Wellenlängenbereich ganz oder teilweise gleiche oder verschiedene Wellenlängen aufweisen wie der zweite Wellenlängenbereich.

Die Vorrichtung 10a und 10b können getrennt voneinander ansteuerbar sein, so dass über einen zeitlichen Verlauf eine variierende Gesamtwellenlänge der elektromagneti- sehen Strahlung abgegeben werden kann. So kann Vorrichtung 80 ein durchstimmbares, d.h. im Betrieb bspw. bezüglich der emittierten Wellenlänge veränderliches, Lichtemissionssystem sein.

Durch eine Kombination verschiedener Wellenlängenbereiche kann Vorrichtung 80 eine Mischbarkeit unterschiedlicher Wellenlängen für ein gemeinsam emittiertes Licht, das heißt elektromagnetische Strahlung, ermöglichen. Beispielsweise kann so ein Weißlicht bereitstellbar sein. Alternativ kann eine Helligkeit der Vorrichtung 80 erhöht werden, wenn beispielsweise Vorrichtung 10a und 10b einen gleichen Wellenlängenbereich emittieren. Alternativ oder zusätzlich kann Vorrichtung 80 eine oder mehrere Vorrichtungen 20, 30, 40 und/oder 60 aufweisen. Zusätzlich kann Vorrichtung 80 weitere Vorrichtungen zur Lichtemission und/oder zur Fotodetektion aufweisen. So kann beispielsweise eine Vorrichtung 70 als weitere Vorrichtung zur Emission elektromagnetischer Strahlung angeordnet sein oder eine Vorrichtung 10 zur Fotodetektion genutzt werden. Fig. 8B zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung 90 mit zwei Vorrichtungen 10c und 10d, wie sie in der Fig. 1 beschrieben sind. Anordnung 90 kann auch als Lichtempfangssystem, Fotodetektionssystem, Strahlungsempfangssystem oder Strah- lungsdetektionssystem bezeichnet werden.

Vorrichtung 10c ist ausgebildet, um elektromagnetische Strahlung 1 1 i-1 mit einem ersten Wellenlängenbereich zu empfangen. Vorrichtung 10d ist ausgebildet, um elektromagnetische Strahlung 1 1 i-2 in einem zweiten Wellenlängenbereich zu empfangen. Der erste Wellenlängenbereich kann von dem zweiten Wellenlängenbereich verschieden sein. Beispielsweise kann der erste Wellenlängenbereich größer oder kleiner sein, d.h. eine größe- re oder verringerte Bandbreite aufweisen, als der zweite Wellenlängenbereich. Auch kann der erste Wellenlängenbereich ganz oder teilweise gleiche oder verschiedene Wellenlängen aufweisen wie der zweite Wellenlängenbereich.

Die Vorrichtungen 10c und 10d können getrennt voneinander ansteuerbar bzw, deren Ausgangssignale getrennt voneinander auswertbar sein. So kann Anordnung 90 ein durchstimmbares Lichtdetektionssystem sein oder ein Lichtdetektionssystem, das einfallende Licht (einfallende Strahlung) in zumindest zwei Wellenlängenbereiche unabhängig auswertet. Auf diese Weise kann zum Beispiel die spektrale Zusammensetzung des einfallenden Lichts analysiert werden. Eine mögliche Anwendung der Anordnung 90 könnte ein Spektrometer sein.

Bei alternativen Ausführungsformen können die Vorrichtungen 10c und 10d Elemente einer Array- oder Matrixanordnung von mehreren gleichartigen Vorrichtungen sein, um zum Beispiel einen Bildsensor zu bilden. Die Vorrichtungen 10c und 10d können in die- sem Fall im Wesentlichen auf denselben Wellenlängenbereich ausgelegt sein oder auch auf unterschiedliche Wellenlängenbereiche des einfallenden Lichts (z.B. Rot, Grün, Blau).

Fig. 8C zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung 85 mit zwei Vorrichtungen 10a und 10c, wie sie in Fig. 1 beschrieben sind. Die Vorrichtung 10a ist als strah- lungsaussendende Vorrichtung für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich 1 1 o-1 konzipiert. Die Vorrichtung 10c ist als Strahlungsempfangende Vorrichtung für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich 1 1 i-1 konzipiert. Die Wellenlängenbereiche 1 1 o-1 und 1 1 i-1 können im Wesentlichen identisch sein oder alternativ voneinander abweichen. Eine mögliche Anwendung der Anordnung 85 ist als sogenannter optischer Interconnect, bestehend aus einer Vorrichtung 10a zur Aussendung und einer Vorrichtung 10c zum Empfang elektromagnetischer Strahlung. Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer Bandstruktur 82 einer elektrisch leitfähigen Nanostruktur, wie etwa einem CNT und einer Bandstruktur 84 eines Strahlungsmoleküls, wie etwa eines halbleitenden Quantenpunktes. Die Bandstruktur 82 beschreibt einen Verlauf der Energieniveaus innerhalb der elektrisch leitfähigen Nanostruktur. Die Löcher 18a-h und die Elektronen 16a-h weisen zueinander entgegengesetzte Transportrichtungen auf. Trifft das Elektron 16b beispielsweise auf das Loch 18h, so kann bei einer Rekombination des Elektrons 16b mit dem Loch 18h die elektromagnetische Strahlung 44 ausgesendet werden. Ein elektrisches Feld, welches basierend auf den Steuerelektroden 52a und/oder 52c auf die Elektronen 16a-h und/oder die Löcher 18a-h einwirkt, kann das Energieniveau der Elektronen 16a-h und/oder der Löcher 18a-h verändern, so dass beispielsweise die Tunnelwahrscheinlichkeit in das Strahlungsmolekül steigt, welches die Bandlücke 84 besitzt. Eine Rekombination, wie beispielsweise für das Elektron 16a und das Loch 18g dargestellt, kann unter Aussendung der elektromagnetische Strahlung o erfolgen. In anderen Worten fällt bei einer Rekombination ein Elektron mit einem höheren Energieniveau zurück auf ein Loch mit einem niedrigeren Energieniveau. Die frei werdende Energie kann als Licht abgegeben werden.

Die elektromagnetische Strahlung 1 1 o kann eine gegenüber der elektromagnetischen Strahlung 44 größere Energie aufweisen. Dies ist exemplarisch durch einen gegenüber einem Energiedifferenzpfeil 86a, der die Rekombination des Elektrons 16b mit dem Loch 18h darstellt, vergrößerten Energiedifferenzpfeil 86b dargestellt, der die Rekombination des Elektrons 16a und des Lochs 18g innerhalb eines Strahlungsmoleküls darstellt. Die Länge der Energiedifferenzpfeile 86a und 86b veranschaulicht die Bandlücke innerhalb der Nanostruktur bzw. des Strahlungsmoleküls, welche ihrerseits die Wellenlänge des emittierten oder absorbierten Lichts festlegt. Eine vergrößerte Feldspannung an den Elektroden 52a und 52c, das heißt einer vergrößerten Anzahl von Feldlinien, die die elektrisch leitfähige Nanostruktur kreuzen, kann einen Umfang des Tunnelprozesses, d.h. eine Anzahl von tunnelnden Elektronen 16a und Löchern 18a, und mithin beispielsweise eine Helligkeit der emittierten Strahlung 1 1 o vergrößern.

Je größer die Energiedifferenz zwischen Elektronen 16a-h und Löchern 18a-h, desto effizienter kann der Tunnelprozess ausgeführt werden. In anderen Worten kann eine vergrößerte Feldstärke zu einem helleren emittierten Licht führen. Eine Beeinflussung des Tunnelprozesses kann auch bei einem Betrieb der Vorrichtung als Fotodetektor erfolgen. Fig. 10 zeigt ein schematisches Bändermodell für einen Energieverlauf innerhalb der elektrisch leitfähigen Nanostruktur. Der mittig angeordnete Kreis bezeichnet ein Elektron 16a und ein freies Loch 18a, die in ein Strahlungsmolekül mit einer Bandstruktur 88 ge- tunnelt sind. Die Bandstruktur weist einen größeren Bandabstand als die Bandstruktur 82 auf, d.h. , bei einer Rekombination wird eine größere Energiemenge freigesetzt. Dies ist durch den gegenüber der Bandstruktur 82 vergrößerten Bandabstand in der Bandstruktur 88 dargestellt. Eine Rekombination des Elektrons 16a mit dem freien Loch 18a kann zu einer Emission der elektromagnetischen Strahlung 1 1 o führen. Selbstverständlich sind auch Strahlungsmoleküle denkbar, deren Bandlücke 88 kleiner ist als die der elektrisch leitfähigen Nanostruktur 82.

Fig. 1 1 zeigt die schematische Anordnung aus Fig. 10, bei der eine Polarität an den Steuerelektroden 52a und 52c vertauscht ist. Ebenso ist basierend darauf eine Einbringung von Elektronen, wie sie durch die weißen Kreise dargestellt sind, und Löchern, wie sie durch die schwarzen Kreise dargestellt sind, vertauscht. Basierend auf von den Steuer- elektroden 52a und 52c generierten elektrischen Feldern können Energieniveaus von Elektronen und Löchern gegenüber der Darstellung in Fig. 10 abgesenkt sein, so dass ein Tunnelprozess der Elektronen und Löcher in das Strahlungsmolekül, wie es durch den mittig angeordneten Kreis dargestellt ist, reduziert oder gar verhindert ist. In anderen Worten beschreibt Fig.1 1 einen Betrieb einer Vorrichtung, wie etwa Vorrichtung 30 oder 40 in einer Sperr-Richtung, das heißt, dass ein verringerter Umfang der elektromagnetischen Strahlung 1 1 o emittiert wird, wobei der Umfang bis hin zu Null reduziert sein kann.

Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.