De ontwikkeling van elektronische toepassingen kan vele nieuwe vormen aannemen, waaronder opvouwbare en draagbare displays om de menselijke gezondheid te bewaken en als medische robots te fungeren. Dergelijke apparaten zijn voor optimalisatie afhankelijk van organische lichtgevende diodes (OLED's). Echter, het is nog steeds een uitdaging om halfgeleidende materialen te ontwikkelen met een hoge mechanische flexibiliteit vanwege hun beperkte gebruik in conventionele elektronische formaten. In een nieuw verslag over wetenschappelijke vooruitgang , Minwoo Choi en een team van wetenschappers in Electronic Engineering en Materials Science in de Republiek Korea, ontwikkelde een draagbare, full colour OLED-display met behulp van een tweedimensionale (2-D) op materiaal gebaseerde backplane-transistor. Ze ontwierpen een 18-bij-18 dunne-film transistorarray op een dun molybdeendisulfide (MoS ₂ ) film en overgebracht naar een aluminiumoxide (Al ₂ O ₃ )/polyethyleentereftalaat (PET) oppervlak. Choi et al. dan afgezet rood, groene en blauwe OLED-pixels op het apparaatoppervlak en observeerden uitstekende mechanische en elektrische eigenschappen van het 2D-materiaal. Het oppervlak zou circuits kunnen aansturen om de OLED-pixels te besturen om een ​​ultradunne, draagbaar apparaat.

Wetenschappers en ingenieurs moeten uitgebreid onderzoek doen op het gebied van draagbare elektronica om slimme elektronische systemen te ontwikkelen die zijn gericht op flexibele apparaten en ultradunne substraten. Inherente limieten van dergelijke materialen hebben het gebruik van alternatieve halfgeleidermaterialen zoals MoS . gemotiveerd ₂ voor opname in dunnefilmtransistors (TFT's) en logische circuits met relatief hoge prestaties. Deze materialen staan ​​bekend als overgangsmetaaldichalcogeniden en bieden unieke elektrische, optisch, en mechanische eigenschappen voor backplane-schakelingen van draagbare elektronica. Onderzoekers hadden onlangs MoS . ontwikkeld ₂ transistors met verfijnd rood, groene en blauwe (RGB) kleuren als een fundamentele en essentiële vereiste voor praktische displays. In dit werk, Choi et al. ontwikkelde een groot gebied MoS ₂ TFT-array om 324 pixels te bedienen in een 2-inch RGB OLED, waarin het kleurendisplay een actieve matrixconfiguratie vertoonde. De RGB OLED's zijn gemaakt van verschillende opto-elektronische kenmerken, daarom ontwierp het team de backplane TFT's om elke kleurpixel te besturen. De experimentele opstelling was veelbelovend als een draagbaar display en functioneerde gestaag op de menselijke huid zonder nadelige effecten. Het team gebruikte heterogene materiaalontwerpen om opto-elektronica te vormen in het huidige werk.

Het team ontwierp een groot gebied actieve matrix OLED (AMOLED) display met een MoS ₂ backplane via een reeks processen. Ze vormden eerst een dunne-film-transistor (TFT) array op een dunne MoS ₂ film, plaatste vervolgens een RGB OLED op de afvoerelektrode van de TFT's en pelde het scherm van de drager om het over te brengen naar de menselijke hand (het doelwit). Tijdens het proces, ze synthetiseerden een dubbellaagse MoS ₂ film op een 4-inch SiO ₂ /Si-wafeltje via metaal-organische chemische dampafzetting (MOCVD). Vervolgens bedekten ze een substraat van polyethyleentereftalaat (PET) met aluminiumoxide met behulp van atomaire laagafzetting en brachten het MoS over ₂ film van de SiO ₂ /Si-wafel aan dit PET-substraat om een ​​MoS . te produceren ₂ transistorarray met een rijdende backplaneconfiguratie. De resulterende structuur was uniek en ingekapseld met aluminiumoxide voor verbeterde metalen contacten en mobiliteit van de drager. Het full-color AMOLED-display controleerde uniform de RGB OLED-pixels, waarbij elke pixel verbonden was met een data- en een scanlijn en het hele weergavecircuit functioneerde in een actief matrixontwerp. Choi et al. bestuurde de pixelstroom op basis van de afvoer- en poortsignalen van de transistor om de helderheid van de OLED te veranderen. Vervolgens konden ze het ultradunne scherm van het draagglassubstraat transformeren naar een gebogen oppervlak zonder degradatie van het apparaat.

Het team onderzocht de stroom-spanningsuitgangscurven om de afvoerkarakteristieken van de TFT's te bepalen om de relatie tussen de afvoerstroom (I _DS ) en de voorspanningen (V _DS en V _GS ). De homogeniteit van de MOCVD-gegroeide MoS ₂ film maakte een hoge uniformiteit mogelijk voor stabiele weergavetoepassingen. De apparaateigenschappen waren consistent in alle monsters, waardoor de enkele pixel kan werken in de full-color AMOLED, terwijl de efficiëntie niet afnam. Het team mat de hoogste luminescentie bij 460, 530, en 650 nm voor de blauwe, groene en rode OLED's.

Bij een herhaalde poortpulsbias van +10 volt, de OLED vertoonde een snelle overgang tussen aan en uit toestanden, hoewel de responstijd beperkt was door het meetsysteem, de vertragingstijd was kort. Poortmodulatie vond niet plaats tijdens de uit-status en de pixelstatus bleef stabiel, voor een efficiënte lekvrije werking van de TFT. De pixelstroom nam ook dramatisch toe met toenemende gate-bias (V _G ) tijdens de aan-status om een ​​drempelspanning van 5 volt over de RGB OLED's te bereiken.

Het team bevestigde de prestaties van de afzonderlijke RGB-pixels met behulp van de transistors en integreerde een 18 x 18 array (324 pixels) in de data- en poortlijnen van het transistor-backplane-circuit om een ​​full-color AMOLED-display te vormen. Ze bestuurden elke pixel via de matrixlijn en handhaafden een consistente lichtluminescentie in elke afzonderlijke pixel in de OLED-schermen. De RGB OLED-pixels vertoonden een consistente en uniforme helderheid dankzij de stabiele besturing van de poort- en datasignalen. Choi et al. stuurde de RGB-pixelarrays opeenvolgend aan via een extern aandrijfcircuit dat is geconfigureerd in een commerciële strippixelstructuur die de tekens 'R' vertegenwoordigt, 'G', en B'.

De lage stijfheid van het ultradunne apparaat verhinderde de verslechtering van optische en elektrische eigenschappen tijdens substantiële mechanische vervormingsreflexen - na de overdracht aan een menselijke hand. Op basis van de stroom-spanningskarakteristieken ( NS ), het huidige niveau veranderde niet tijdens huidkrimp- of huidrekoefeningen en de aan-status fluctueerde ook niet tijdens actieve matrixweergave. Hoewel de stabiliteit van het apparaat nog in ontwikkeling is, het team streeft naar verdere engineering om de MoS . te verbeteren ₂ folie voor praktische toepassingen als draagbaar, AMOLED-kleurenscherm.

Op deze manier, Minwoo Choi en collega's ontwikkelden een dunne (2-inch), draagbaar en full-color AMOLED-display met 18 x 18 arrays met MoS ₂ -gebaseerde backplane TFT's. Ze bouwden de transistorarray direct op een dubbellaagse MoS ₂ film gegroeid met behulp van MOCVD en observeerde een hoge dragermobiliteit en aan / uit-verhouding. Het team controleerde de lichtemissie van de RGB OLED-pixels door een poortspanning aan te leggen tussen 4 en 9 volt. Ze gebruikten een ultradun plastic substraat (PET) in combinatie met 2D halfgeleidende materialen om OLED's direct te fabriceren voor uitstekende elektrische, optisch, en mechanische prestaties. Dit experimentele systeem kan worden verbeterd voor integratie in draagbare en elektronische apparaten die verder gaan dan de bestaande conventionele en stijve organische materialen.

© 2020 Wetenschap X Netwerk