Overgangsmetaal dichalcogeniden (TMD's), een tweedimensionale (2-D) halfgeleider, zijn veelbelovende materialen voor opto-elektronische apparaten van de volgende generatie. Ze kunnen sterk licht uitstralen vanwege de grote bindingsenergieën van excitonen, quasideeltjes bestaande uit een elektron-gatpaar, evenals een atomair dun karakter. In bestaande 2D-lichtgevende apparaten, echter, de gelijktijdige injectie van elektronen en gaten in 2D-materialen was een uitdaging, wat resulteert in een lage lichtemissie-efficiëntie.

Om deze problemen op te lossen, De groep van prof. Gwan-Hyoung Lee aan de Seoul National University en de groep van prof. Chul-Ho Lee aan de Korea University demonstreerden all-2-D light-emitting field-effect transistors (LEFET's) door 2D-materialen uit te zetten. Ze kozen grafeen en monolaag WSe ₂ als contactelektrode en een ambipolair kanaal, respectievelijk. Typisch, een verbinding tussen metaal en halfgeleider heeft een grote energiebarrière. Het is hetzelfde op een kruising van grafeen en WSe ₂ .

Echter, Lee's groep gebruikte de barrière-afstembare grafeenelektrode als een sleutel voor de selectieve injectie van elektronen en gaten. Omdat de werkfunctie van grafeen kan worden afgesteld door een extern elektrisch veld, de hoogte van de contactbarrière kan worden gemoduleerd in de met grafeen gecontacteerde WSe ₂ transistor, waardoor selectieve injectie van elektronen en gaten bij elk grafeencontact mogelijk is. Door de dichtheden van geïnjecteerde elektronen en gaten te regelen, hoge efficiëntie van elektroluminescentie zo hoog als 6% werd bereikt bij kamertemperatuur.

In aanvulling, werd aangetoond dat, door de contacten en het kanaal te moduleren met afzonderlijke drie poorten, de polariteit en lichtemissie van LEFET's kan worden gecontroleerd, met grote beloften van de all-2-D LEFET's in meercijferige logische apparaten en sterk geïntegreerde opto-elektronische schakelingen.

Dit onderzoek is gepubliceerd als een paper getiteld "Multi-operation mode light-emitting field-effect transistors based on van der Waals heterostructure" in Geavanceerde materialen .