Uusi läpimurto joustavissa puolijohteissa: Lähetysnopeus riittää ajamaan OLED-pikseleitä

Ahn ja hänen ryhmänsä toivovat toivottavansa älykkään kellon tai älypuhelimen kokoisen joustavan näytön.

Yksi erinomaisista ominaisuuksista molybdeenidisulfidin käyttämisessä 2D puolijohdemateriaalina on, että ne ovat helposti taitettavissa. Elektronit voivat liikkua nopeasti tällaisissa puolijohteissa. Samaan aikaan tällaiset puolijohteet ovat läpinäkyviä, koska ne ovat vain noin yksi atomi paksu. Nämä ominaisuudet tekevät niistä ihanteelliset materiaalit joustavien OLED-näyttöjen tekemiseen. Kuitenkin, kun valmistajat yrittävät käsitellä molybdeenidisulfidia transistoreihin, jotka ohjaavat OLED-pikseleitä, molybdeenidisulfidin (MoS2) ja transistorin lähteen ja tyhjennyksen välinen vastus on liian korkea, mikä tekee tästä erinomaisesta materiaalista mahdottomaksi Käytä. Nyt korealaiset insinöörit ovat löytäneet tavan soveltaa molybdeeni-disulfiditransistorit joustaviin OLED-näyttöihin. He käyttävät tätä transistoria muodostamaan yksinkertaisen 6 × 6 pistematriisin muoviarkilla, joka on vain 7 mikronia paksu. Tämä muovilevy voidaan kiinnittää ihmisen ihoon. Tämä yksinkertainen muovilevynäyttö on erittäin pehmeää eikä rikkoudu, kun se taipuu, jonka taivutussäde on alle 1 cm.

Jong-Hyun Ahn, joustava elektroniikan asiantuntija Yonsein yliopistossa Soulissa, selitti, että "operaattorin liikkuvuus" on keskeinen suorituskyky, jota he tarvitsevat puuttumaan. Tämä suorituskyky mittaa nopeuden, jolla maksu kulkee puolijohdon läpi. Esimerkiksi useimpien sirujen valmistamiseen käytetystä materiaalista - kiteisestä piistä on kantoaineen liikkuvuus 1400 neliösenttimetrillä volt-sekunnissa (cm2 / Vs). Näyttölevyn muodostavat puolijohdekomponentit ovat kytkentä- ja valaistuspikseleitä. Niiden vaaditun kantoaallon liikkuvuuden on kyettävä käyttämään tarpeeksi virtaa näiden pikselien käyttämiseksi ja täyttämään videon bittinopeusvaatimukset. "Perinteisille LCD-nestekidenäyttöille niiden taustalevyt voivat olla amorfista piitä, jolla on alhainen kantoaallon liikkuvuus." Ahn totesi, että tämän materiaalin elektronin liikkuvuus on noin 1 neliösenttimetriä / v sekuntia. OLED-näytöt edellyttävät kuitenkin suurempaa operaattorin liikkuvuutta. OLED-näyttövalmistajat, mukaan lukien LG ja Samsung, käyttävät liikkuvampia liikkuvia materiaaleja, kuten polysilicon (> 10 square centimeters / volt-second) ja oksidipuolijohteet. "Nämä materiaalit ovat kuitenkin kovia ja hauraita", Ahn sanoi. Niitä voidaan taipua jossain määrin, mutta niitä ei voida taivuttaa toistuvasti.

Molybdeenidisulfiditransistorista on kaksi kerrosta alumiinioksidia (Al2O3) ylä- ja alapuolelta. Tällaisella laitteella on suuri liikkuvuus ja suuri liikkuvuus on erittäin tärkeä virran tuottamiseksi OLED-näytön pikseleille. Jotta ultra-ohut, joustava OLED-näyttö, Ahn ja hänen tiiminsä tarvitsivat vapauttamaan molybdeenidisulfidia transistorista, joka "tarttui" se. Ahn sanoi: "Molybdeenidisulfidin ja transistorin elektrodin välinen kontaktivastus on hyvin korkea ja suuri resistanssi vähentää molybdeenidisulfiditransistorin kantoaineen liikkuvuutta." Avain ongelman ratkaisemiseen on tunnustaa, että 2D-puolijohteet ovat hyvin alttiita ympäröiville materiaaleille. . Toisin kuin tavallinen transistorien asettaminen piioksidipinnalle, Ahnin tiimi käyttää materiaaleja, jotka ovat hyvin sileitä ja helposti hallittavissa. Ne panevat transistorin kahteen kerrokseen eristävää alumiinioksidia. Al2O3: n ja MoS2: n kosketuspinnat lisäävät puolijohdeelektronien määrää, mikä on samanlainen kuin piimateriaalin kemikaalien dopingin, jotta se olisi puolijohdeteolon ilmiö. Tämä parannettu vaikutus voittaa ongelman, joka aiheutuu suuresta kosketusvastuksesta ja lisää latauskuljettajan liikkuvuutta. Lisäksi sileät dielektriset materiaalit eivät tuota pisteitä, jotka voivat huuhtoutua, mikä lisää liikkuvuutta edelleen 17-20 cm2 / V sekuntia.

He ilmoittivat tämän keksinnön Science Advances -lehtiä tällä viikolla.