Övergångsmetalldikalkogenider (TMDs), en tvådimensionell (2D) halvledare, är lovande material för nästa generations optoelektroniska enheter. De kan avge starkt ljus på grund av excitonernas stora bindningsenergier, kvasipartiklar som består av elektron-hålpar, samt en atomärt tunn natur. I befintliga 2D-ljusemitterande enheter, dock, den samtidiga injektionen av elektroner och hål i 2D-material har varit utmanande, vilket resulterar i låg ljusemissionseffektivitet.

För att övervinna dessa problem, Prof. Gwan-Hyoung Lees grupp vid Seoul National University och Prof. Chul-Ho Lees grupp vid Korea University demonstrerade all-2-D ljusemitterande fälteffekttransistorer (LEFET) genom att sätta 2D-material. De valde grafen och monolager WSe ₂ som kontaktelektrod och en ambipolär kanal, respektive. Vanligtvis, en förbindelse mellan metall och halvledare har en stor energibarriär. Det är samma sak vid en föreningspunkt mellan grafen och WSe ₂ .

Dock, Lees grupp använde den barriäravstämbara grafenelektroden som en nyckel för selektiv injektion av elektroner och hål. Eftersom grafens arbetsfunktion kan ställas in av ett externt elektriskt fält, kontaktbarriärens höjd kan moduleras i den grafenkontaktade WSe ₂ transistor, möjliggör selektiv injektion av elektroner och hål vid varje grafenkontakt. Genom att kontrollera tätheten av injicerade elektroner och hål, hög effektivitet av elektroluminescens så hög som 6% uppnåddes vid rumstemperatur.

Dessutom, det visades att, genom att modulera kontakterna och kanalen med separata tre grindar, polariteten och ljusemissionen för LEFET:er kan kontrolleras, visar fantastiska löften om all-2-D LEFETs i flersiffriga logiska enheter och högt integrerade optoelektroniska kretsar.

Denna forskning är publicerad som en artikel med titeln "Multi-operation mode light-emitting field-effect transistors based on van der Waals heterostructure" i Avancerade material .