Denna grafiska representation visar lagren i 2-D LED och hur den avger ljus. Upphovsman:U i Washington
(Phys.org) - Mest modern elektronik, från platt-TV och smartphones till bärbar teknik och datorskärmar, använd små ljusdioder, eller lysdioder. Dessa lysdioder är baserade på halvledare som avger ljus med elektronernas rörelse. När enheterna blir mindre och snabbare, det finns mer efterfrågan på sådana halvledare som är tunnare, starkare och mer energieffektiv.
Forskare vid University of Washington har byggt den tunnaste LED som kan användas som ljuskällor inom elektronik. Lysdioden är baserad på tvådimensionell, flexibla halvledare, gör det möjligt att stapla eller använda i mycket mindre och mer mångsidiga applikationer än nuvarande teknik tillåter.
"Vi kan göra de tunnast möjliga lysdioderna, endast tre atomer tjocka men ändå mekaniskt starka. Sådana tunna och vikbara lysdioder är avgörande för framtida bärbara och integrerade elektroniska enheter, "sa Xiaodong Xu, en UW -biträdande professor i materialvetenskap och teknik och i fysik.
Xu tillsammans med Jason Ross, en doktorand i materialvetenskap och teknik från UW, medförfattare av ett papper om denna teknik som dök upp online den 9 mars Naturnanoteknik .
De flesta konsumentelektronik använder tredimensionella lysdioder, men dessa är 10 till 20 gånger tjockare än lysdioderna som utvecklas av UW.
"Det här är 10, 000 gånger mindre än tjockleken på ett människohår, ändå kan ljuset som de avger ses av standardmätutrustning, "Sa Ross." Det här är ett stort steg i miniatyrisering av teknik, och för att det är en halvledare, du kan göra nästan allt med det som är möjligt med befintliga, tredimensionell kiselteknologi, "Sa Ross.
UW:s LED är tillverkad av platta ark av den molekylära halvledaren som kallas volframdiselenid, en medlem av en grupp tvådimensionella material som nyligen har identifierats som de tunnast kända halvledarna. Forskare använder vanligt tejp för att extrahera ett enda ark av detta material från tjock, skiktade bitar i en metod inspirerad av Nobelpriset i fysik 2010 tilldelat University of Manchester för att isolera en-atom-tjocka flingor av kol, kallas grafen, från en bit grafit.
Förutom ljusemitterande applikationer, den här tekniken kan öppna dörrar för att använda ljus som sammankopplingar för att köra nanoskala datorchips istället för standardenheter som fungerar utanför elektronernas rörelse, eller el. Den senare processen skapar mycket värme och slösar bort ström, medan att skicka ljus genom ett chip för att uppnå samma syfte skulle vara mycket effektivt.
Detta är en närbild av ett enda lager av atomer i halvledarmaterialet, volfram diselenid, på kiseloxid. Möjligheten att se kontrasten av det enda lagret av atomer mot bakgrunden visar hur starkt dessa material interagerar med ljus. Upphovsman:U i Washington
"En lovande lösning är att ersätta den elektriska anslutningen med optiska, som bibehåller hög bandbredd men förbrukar mindre energi, "Sa Xu." Vårt arbete gör det möjligt att göra högintegrerade och energieffektiva enheter inom områden som belysning, optisk kommunikation och nanolasrar. "
Forskargruppen arbetar med effektivare sätt att skapa dessa tunna lysdioder och tittar på vad som händer när tvådimensionella material staplas på olika sätt. Dessutom, dessa material har visat sig reagera med polariserat ljus på nya sätt som inga andra material kan, och forskare kommer också att fortsätta med dessa tillämpningar.
