Mīkstie pusvadītāji var ievadīt nākamās paaudzes HD displejus ar nanometru pikseļiem

Calling All Cars: Crime v. Time / One Good Turn Deserves Another / Hang Me Please (Maijs 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Jauna mīksta pusvadītāju klase varētu pārveidot HD displejus

Jean-Jacques DeLisle, rakstnieks

Lai ieviestu nākamās paaudzes augstas izšķirtspējas displeju tehnoloģiju, Enerģētikas departamenta pētījumu komanda Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) ir izstrādājusi jaunu gaismu izstarojošu nanovadu tehnoloģiju, kas izgatavota no mīkstajiem pusvadītājiem. No viena nanovadītāja komanda varēja attīstīt sarkanos, zaļos, zilos (RGB) gaismas starojuma avotus un nanovadītājus līdz pat 500 nanometriem. Lai salīdzinātu, Apple vadošie tīklenes displeji var sasniegt apmēram 400 pikseļus uz collu, aptuveni 60 mikrometru uz pikseli. Berkeley Lab pētnieki varēja izgatavot gaismas starojuma avotus, kas varētu sasniegt apmēram 50 000 pikseļu uz collu, kas ir divas reizes lielāks.

Šim izmēram šī jaunā tehnoloģija varētu konkurēt ar jaunāko kvantu punktu tehnoloģiju, kas joprojām izmanto standarta pusvadītāju nanokristālus, kas izstaro gaismu. Lai gan pētījumu demonstrējumi koncentrējās uz gaismas emisijām, "mīksto" pusvadītāju nanovadu heterojuzņēmuma ierīču tehnoloģija var būt noderīga ne tikai demonstrēšanas lietojumprogrammām, bet arī var būt nozīmīga loma nākotnes fotoelementu, cietvielu apgaismojuma, daudzkrāsu LED lāzera un citu griezējinstrumentu malu optoelektroniskās ierīces. Turklāt šī pati tehnoloģija var būt dzīvotspējīga arī augsta blīvuma diodēs un tranzistoru blokos, atverot durvis daudziem ārpus mūsdienīgu pielietojumu.

Šajā grafikā tiek salīdzināta krāsu ģenerēšana no cēzija svina bromīda (CsPbBr 3 ) -sekija svina hlorīda (CsPbCl 3 ) heterojuzes pusvadītāja (augšējā paneļa) ar ultravioleto starojumu un cēzija svina jodīda (CsPbI 3 ) -sekija svina bromīds-cēzija svina hlorīds ( Apakšējā paneļa) sarkana, zila un zaļa konfigurācija ar UV staru. Kredīts: Letians Dou / Berkeley Lab un Connor G. Bischak / UC Berkeley.

Šīs jaunās tehnoloģijas mugurkauls ir halīdu perovskite nanovozaru heteroizdzību izmantošana, kas sastāv no jonu, nevis kovalentu saišu, piemēram, tradicionālo pusvadītāju, režģveida struktūras. Dubulti "mīkstie" pusvadītāji, joniskās saites ir vieglāk manipulēt nekā "cietākas" kovalentās saites.

Ziņojumā, kas publicēts vietnē pnas.org, Peidong Yang, vecākais fakultātes zinātnieks Berkeley Laboratorijas Materiālzinātņu nodaļā, teica: "Ar neorganisko halogenīdu perovskītiem mēs varam viegli nomainīt anjonus jonu saišu ietvaros, saglabājot materiālu vienreizējo kristālisko raksturu. Tas ļauj mums viegli pārveidot materiāla struktūru un sastāvu. Tāpēc halogenīdu perovskīti tiek uzskatīti par mīkstiem režģu pusvadītājiem. Savukārt kovalentās saites ir relatīvi izturīgas un prasa lielāku enerģijas daudzumu. Mūsu pētījums pamatā parādīja, ka mēs varam diezgan mainīt jebkura šāda mīksta pusvadītāja segmenta sastāvu. "

Tas nozīmē, ka pētnieki varēja izmantot nanofabrication metodes ar anjonu apmaiņas ķīmiju, lai mainītu cēzija svina halogenīds perovskites halogenīdus joniem vai nu cēzija bromīdam, vai cēzija hlorīdam, tādējādi mainot krāsu emisiju. Arī īpašo ķīmisko piesūcināšanu, kas nepieciešama, lai apmainītu anjonus, var veikt arī standarta laboratorijas telpu temperatūrā, un tai nav nepieciešama precīza augstas temperatūras siltuma kontrole un vakuuma vides, kas prasa citu pusvadītāju apstrādi.

"Tas ir vienkāršs process, un to ir ļoti viegli palielināt, " teica Yang. "Jums nav nepieciešams tērēt ilgas stundas tīrā telpā, un jums nav nepieciešama augsta temperatūra."

Svarīgākie šī atklājuma aspekti ir tādi, ka pētnieki apgalvo, ka viņi spēj "sakārtot" materiālus visā redzamās gaismas spektrā un varbūt vissvarīgāk, ka šīs tehnoloģijas apstrāde var būt daudz vienkāršāka nekā ar standarta koloidālajiem pusvadītājiem. Tas varētu nozīmēt, ka šos mīkstos pusvadītājus var ražot ar salīdzinoši lielākām ražām ar mazākām apstrādes pakāpēm, kas varētu samazināt izmaksas un samazināt atkritumus.

"Attiecībā uz parastajiem pusvadītājiem savienojuma veidošana ir diezgan sarežģīta un dārga, " teica ziņojumā teorētisks doktore Yang laboratorijā un pētījums, līdzautors autors Letians Dū. "Augsta temperatūra un vakuuma apstākļi parasti tiek izmantoti, lai kontrolētu materiālu izaugsmi un dopingu. Precīza materiālu sastāva un īpašumu kontrole ir grūti, jo tradicionālie pusvadītāji ir grūti, pateicoties spēcīgai kovalentai saitei. "

Lai gan materiālam joprojām nepieciešama liela attīstība, kas ietver uzlabotu izšķirtspēju un integrāciju / raksturojumu kā sastāvdaļas elektriskās ķēdēs, materiāls parāda agrīno solījumu. Šī metode arī konkurē ar daudzām ļoti popularizētām, izpētītām un dominējošām tehnoloģijām. Ja materiāls pat piedāvā salīdzināmu displeja, diode un tranzistora veiktspēju nekā pašreizējās tehnoloģijas, bet nodrošina augstāku ražu un zemākas apstrādes izmaksas, mīkstos pusvadītājus ar halogenīdu perovskite heteroierīcēm var atrast ceļā uz nākamajiem viedtālruņiem, viedtvertnēm, paplašināto realitāti un virtuālās realitātes displeju tehnoloģija kopā ar daudziem citiem apgaismes un elektroniskajiem lietojumiem.