Penembusan Baru Dalam Semikonduktor Fleksibel: Kelajuan Penghantaran Cukup Memandu Piksel OLED

Ahn dan pasukannya berharap untuk membuat jam fleksibel atau skrin fleksibel bersaiz telefon pintar.

Salah satu sifat cemerlang menggunakan molibdenum disulfide sebagai bahan semikonduktor 2D adalah bahawa mereka mudah dibendung. Elektron boleh bergerak dengan pantas di semikonduktor sedemikian. Pada masa yang sama, semikonduktor semacam itu telus kerana ia hanya kira-kira satu tebal atom. Ciri-ciri ini menjadikan mereka bahan yang ideal untuk membuat paparan OLED yang fleksibel. Walau bagaimanapun, apabila pengeluar cuba memproses molibdenum disulfida ke dalam transistor yang mengawal piksel OLED, rintangan antara molibdenum disulfida (MoS2) dan sumber dan longkang transistor akan menjadi terlalu tinggi, menjadikan bahan yang sangat baik ini tidak mungkin diterapkan. Sekarang, jurutera Korea telah menemui cara untuk memohon transistor molibdenum disulfida kepada paparan OLED yang fleksibel. Mereka menggunakan transistor ini untuk membentuk matriks 6 × 6 dot mudah pada lembaran plastik yang hanya 7 mikron tebal. Lembaran plastik ini boleh dilekatkan pada kulit manusia. Paparan lembaran plastik mudah ini sangat lembut dan tidak akan pecah apabila dibengkokkan dengan jejari tikar kurang dari 1 cm.

Jong-Hyun Ahn, pakar elektronik yang fleksibel di Universiti Yonsei di Seoul, menjelaskan bahawa "mobiliti pembawa" adalah prestasi utama yang mereka perlukan untuk menangani. Prestasi ini mengukur kadar di mana caj melepasi semikonduktor. Sebagai contoh, bahan yang digunakan untuk membuat kebanyakan cip - silikon kristal mempunyai pergerakan pengangkut sebanyak 1400 sentimeter persegi per volt-kedua (cm2 / Vs). Semikonduktor yang membentuk backplane paparan adalah sistem untuk menukar dan menyalakan piksel. Pergerakan pembawa yang diperlukan mereka mesti dapat memandu arus yang cukup untuk mengendalikan piksel ini dan memenuhi keperluan kadar bit video. "Bagi paparan kristal cecair LCD konvensional, pesawat belakang mereka boleh dibuat daripada silikon amorf dengan mobiliti pengangkut rendah." Ahn berkata bahawa pergerakan elektron bahan ini adalah kira-kira 1 cm persegi / V-sec. Bagaimanapun, paparan OLED memerlukan mobiliti pembawa yang lebih tinggi. Pengeluar paparan OLED, termasuk LG dan Samsung, menggunakan bahan pergerakan yang lebih tinggi seperti polisilicon (> 10 sentimeter persegi / volt-kedua) dan semikonduktor oksida. Walau bagaimanapun, "Bahan-bahan ini keras dan rapuh," kata Ahn. Mereka boleh dibengkokkan sedikit sebanyak, tetapi mereka tidak boleh bengkok berulang kali.

Transistor molybdenum disulfide diapit oleh dua lapisan aluminium oksida (Al2O3) dari atas dan ke bawah. Peranti jenis ini mempunyai pergerakan yang tinggi, dan pergerakan tinggi sangat penting untuk menyampaikan arus ke piksel paparan OLED. Untuk membuat paparan OLED yang sangat tipis dan fleksibel, Ahn dan pasukannya perlu melepaskan molibdenum disulfida dari transistor yang "meraih" itu. Ahn berkata: "Rintangan hubungan antara molibdenum disulfida dan elektrod transistor adalah sangat tinggi, dan rintangan yang tinggi akan mengurangkan pergerakan pembawa molybdenum disulfide transistor." Kunci untuk menyelesaikan masalah ini ialah mengenali bahawa semikonduktor 2D sangat terdedah kepada bahan sekitar. . Tidak seperti kaedah biasa meletakkan transistor pada permukaan oksida silikon, pasukan Ahn menggunakan bahan yang sangat halus dan mudah dikawal. Mereka sandwic transistor dalam dua lapisan aluminium oksida penebat. Permukaan sentuhan Al2O3 dan MoS2 meningkatkan elektron dalam semikonduktor, mirip dengan doping bahan kimia dalam bahan silikon untuk menjadikannya fenomena semikonduktor. Kesan yang dipertingkat ini mengatasi masalah rintangan hubungan tinggi dan meningkatkan mobiliti pembawa caj. Di samping itu, bahan-bahan dielektrik lancar tidak menghasilkan bintik-bintik yang boleh menjejaskan caj, meningkatkan lagi pergerakan ke 17 hingga 20 cm 2 / V-sec.

Mereka melaporkan penemuan ini ke jurnal Science Advances minggu ini.