Esnek Yarıiletkenlerde Yeni Atılım: İletim Hızı OLED Pikselleri Sürmek için Yeterlidir

Ahn ve ekibi daha sonra akıllı bir saat ya da akıllı telefon boyutunda esnek bir ekran oluşturmayı umuyor.

Molibden disülfürün 2D yarıiletken malzeme olarak kullanılmasının mükemmel özelliklerinden biri, kolayca bükülebilir olmalarıdır. Elektronlar bu tür yarı iletkenlerde hızlıca hareket edebilir. Aynı zamanda, bu yarı iletkenler saydamdır, çünkü bunlar sadece yaklaşık bir atom kalınlığındadır. Bu özellikler onları esnek OLED ekranlar yapmak için ideal malzemeler yapar. Bununla birlikte, üreticiler, molibden disülfiti OLED pikselleri kontrol eden transistörlere işlemeye çalıştığında, molibden disülfid (MoS2) ile transistörün kaynağı ve tahliyesi arasındaki direnç çok yüksek olacak ve bu mükemmel malzemeyi imkansız kılacaktır. Şimdi, Koreli mühendisler, molibden disülfür transistörlerini esnek OLED ekranlara uygulamak için bir yol bulmuşlardır. Bu transistörü, sadece 7 mikron kalınlığında bir plastik tabaka üzerinde basit 6 × 6 nokta matris oluşturmak için kullanırlar. Bu plastik tabaka insan cildine bağlanabilir. Bu basit plastik tabaka ekranı çok yumuşaktır ve 1 cm'den daha az bir bükülme yarıçapı ile büküldüğünde kırılmaz.

Seul'deki Yonsei Üniversitesi'nde esnek bir elektronik uzmanı olan Jong-Hyun Ahn, “taşıyıcı hareketliliği” nin üstesinden gelmeleri gereken önemli bir performans olduğunu açıkladı. Bu performans, yükün yarı iletkenden geçme hızını ölçer. Örneğin, çiplerin çoğunu yapmak için kullanılan materyal - kristalli silikon, volt-saniye (cm2 / Vs) başına 1400 santimetrekarelik bir taşıyıcı hareketliliğine sahiptir. Ekran arka planını oluşturan yarı iletkenler, pikselleri değiştirmek ve aydınlatmak için sistemlerdir. Gerekli taşıyıcı hareketlilikleri, bu pikselleri çalıştırmak ve video bit hızı gereksinimlerini karşılamak için yeterli akımı kullanabilmelidir. “Konvansiyonel LCD sıvı kristal ekranlar için, sırt düzenekleri düşük taşıyıcı mobilitesi olan amorf silikondan yapılabilir.” Ahn, bu malzemenin elektron hareketliliğinin yaklaşık 1 cm / V-saniye olduğunu söyledi. Bununla birlikte, OLED ekranlar daha yüksek taşıyıcı hareketliliği gerektirir. LG ve Samsung gibi OLED ekran üreticileri, polisilikon (> 10 santimetre kare / volt-saniye) ve oksit yarı iletkenler gibi daha yüksek mobilite malzemeleri kullanmaktadır. Ancak Ahn, “Bu malzemeler sert ve kırılgandır” dedi. Bir dereceye kadar eğilebilirler, ancak tekrar tekrar bükülemezler.

Bir molibden disülfid transistörü, iki kat alüminyum oksit (Al2O3) ile yukarıdan ve aşağıdan sandviçlenir. Bu tür bir cihaz, yüksek hareket kabiliyetine sahiptir ve yüksek mobilite, OLED ekranın piksellerine akım iletmek için çok önemlidir. Ultra ince, esnek bir OLED ekran oluşturmak için Ahn ve ekibinin, "yakalanan" transistörden molibden disülfiti serbest bırakması gerekiyordu. Ahn şunları söyledi: "Molibden disülfid ve transistör elektrot arasındaki temas direnci çok yüksektir ve yüksek direnç molibden disülfit transistörün taşıyıcı hareketliliğini azaltacaktır." Sorunu çözmenin anahtarı, 2D yarıiletkenlerin çevreleyen malzemelere karşı çok hassas olduğunu kabul etmektir. . Transistörlerin bir silikon oksit yüzeyine yerleştirilmesinin yaygın yönteminden farklı olarak, Ahn'in ekibi çok düzgün ve kontrol edilmesi kolay materyaller kullanır. Transistörü iki tabakalı alüminyum oksit tabakasından geçirirler. Al2O3 ve MoS2'nin temas yüzeyleri, yarıiletken bir fenomen haline getirmek için silikon malzemedeki kimyasalların katkısına benzer şekilde yarı iletkendeki elektronları arttırır. Bu geliştirilmiş etki, yüksek temas direnci probleminin üstesinden gelir ve yük taşıyıcı hareketliliğini arttırır. Ek olarak, yumuşak dielektrik malzemeler, yükü yakalayabilen ve hareketliliğini 17 ila 20 cm 2 / V-sn'ye kadar artıran noktalar oluşturmaz.

Bu buluşu bu hafta Science Advances dergisine rapor ettiler.