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百益机械网 2023-01-05 08:45:47

仅三个原子厚的LEDs 将开启未來透明显示器的新可能

2015年,加龙虾养殖州大学柏克莱分校(UC Berkeley)电机工程及计算机科学学院的Ali Javey教授,于科学期刊(Science)发表了一篇论文,揭示了利用单层半导体(monolayer semiconductor)制成超薄LEDs的可能性。但当时的技术,若将单层半导体的尺寸扩大,其厚度也会同时增加,真截止2016年末正应用有限。

而日前,其团队表示已成功制成能扩展长与宽同时而不影响厚度,且仅有三个原子厚的LEDs 。新的研究结果已发表于《自然通讯》期刊( Nat氯吡脲ure Communications )上。

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当对LEDs施加电压时国家火把计划高新技术企业上海东升新材料有限公司榜上着名,电子会达到激发态(excited state),然后当其在接触点与电洞相遇时,会衰变回到基态(ground state),同时将能量以光的形式释放出来。这便是LEDs的运作方式。因此,在提升LEDs发光效率上最困难的问题在于,如何让自由电子与电洞更有效率的接触。尤其是当半导体的尺寸仅有单层厚时,其中可以运用的材料并不多,使得难度更加提高。

单层半导体

而研究人员以过渡金属二硫属化物(Transition-metal dichalcogenides ,简称TMDCs)制成单层半导体,此种材料具有类似于石墨烯的半导体特性,被认为是下一代的重要光电材料。然后于半导体的上下放置闸极(Gate)及源极(Source)制成LEDs ,固定扣当交流电在闸极与源极间接通时,自由电子与电洞会同时出现于在中间的单层半导体,进而使其将能量以光释放出来。

未来发展

目前此LEDs仍有许多地方需要持续改进,尤其其能源效率目前仅有1%,远不及市售的的25~30%。但如同其研究团队中的博士后研究员Der-Hsien Lien 所说:“此材料相当的薄且具有弹性,因此可以制成透明且应用于弯曲表面上”。目前透明显示器已成为科技界的新目标,此研究结果将会有相当大的影响。

此外,目前已有研究透过化学气相沉积法(chemical vapor deposition)大量制成高质量的TMDCs,因此有望借由其特性解决目前集成电路面临的物理极限问题。

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