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时间:2018-05-03 13:12:50

仅三个原子厚LED助力透明显示器研究

  2015年,加州大学柏克莱分校(UCBerkeley)电机工程及计算机科学学院的AliJavey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(monolayersemiconductor)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(NatureCommunications)上。
 
  LEDs
 
  当对LEDs施加电压时,电子会达到激发态(excitedstate),然后当其在接触点与电洞相遇时,会衰变回到基态(groundstate),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-metaldichalcogenides,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,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。
 
  此LEDs的构型。
 
  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-HsienLien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(chemicalvapordeposition)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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