أراد آن وفريقه عمل ساعة ذكية أو شاشة مرنة بحجم الهاتف الذكي.
يحتوي ثاني كبريتيد الموليبدينوم على أداء جيد جدًا كمواد شبه موصلة ثنائية الأبعاد ، أي أنها سهلة الانحناء. يمكن أن تتحرك الإلكترونات بسرعة في أشباه الموصلات هذه. وفي الوقت نفسه ، تتسم أشباه الموصلات هذه بالشفافية لأنها لا تزيد سُمكًا عن ذرة واحدة. هذه الميزات تجعلها مثالية لصنع شاشات OLED مرنة. ومع ذلك ، عندما يحاول المصنعون معالجة ثاني كبريتيد الموليبدينوم إلى ترانزستورات تتحكم في بيكسلات OLED ، فإن المقاومة بين ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) ومصدر واستنزاف الترانزستور ستكون مرتفعة للغاية ، مما يجعل هذه المادة الممتازة مستحيلة. احصل على التطبيق. الآن ، وقد وجدت المهندسين الكورية وسيلة لتطبيق الترانزستورات ثاني كبريتيد الموليبدينوم إلى شاشات OLED مرنة. استخدموا هذا الترانزستور لتشكيل مصفوفة نقطية بسيطة 6 × 6 على ورقة بلاستيكية قياسها 7 ميكرون فقط. هذه القطعة من البلاستيك يمكن تطبيقها على بشرة الإنسان. هذه الشاشة الورقية البلاستيكية البسيطة ناعمة للغاية ويمكن ثنيها دون الانحناء عند نصف قطر منحنى يقل عن 1 سم.
أوضح جونغ-هيون آهن ، خبير إلكترونيات مرن في جامعة يونسي في سيئول ، أن "الحراك الناقل" هو الأداء الرئيسي الذي يحتاجون إلى معالجته. يقيس هذا العقار المعدل الذي تمر به الشحنة عبر أشباه الموصلات. على سبيل المثال ، المواد المستخدمة في صناعة معظم الرقائق ، السليكون البلوري ، لديها حركة حاملة تبلغ 1400 سنتيمتر مربع لكل فولت - ثانية (cm2 / Vs). أشباه الموصلات التي تشكل اللوحة الخلفية للعرض هي أنظمة للتبديل وإضاءة البيكسلات. يجب أن تكون قدرة الحامل المطلوبة قادرة على دفع تيار كافي لتشغيل هذه البكسل ، بالإضافة إلى معدل بت الفيديو. وقال آن: "بالنسبة لشاشات LCD التقليدية ، يمكن أن تكون لوحاتها الخلفية مصنوعة من السيليكون غير المتبلور مع انخفاض حركة الناقل". تحتوي المادة على حركة إلكترون تبلغ حوالي 1 سم 2 / V-sec. لكن شاشات OLED تتطلب تنقلًا عاليًا للناقل. تستخدم الشركات المصنعة لشاشة OLED ، بما في ذلك LG و Samsung ، مواد التنقل الأعلى مثل polysilicon (> 10 سم 2 / V-sec) وأشباه الموصلات من أكسيد. ومع ذلك ، قال آن: "هذه المواد صعبة وهشة". يمكن أن تكون عازمة إلى حد ما ، ولكن لا يمكن أن تكون عازمة مرارا وتكرارا.
يتم وضع الترانزستور ثنائي كبريتيد الموليبدينوم بواسطة طبقتين من أكسيد الألومنيوم (Al2O3) من الاتجاهين العلوي والسفلي. يتمتع هذا الجهاز بحركة تنقل عالية ، كما يعد التنقل العالي أمرًا ضروريًا لتوفير وحدات البكسل الحالية لشاشة OLED. للحصول على شاشة OLED مرنة رقيقة للغاية ، كان على Ahn وفريقه إطلاق ثاني كبريتيد الموليبدينوم من الترانزستور "الذي اشتعل" عليه. وقال آهن: "إن المقاومة التلامسية بين ثاني كبريتيد الموليبدينوم والقطب الترانزستور عالية جدا ، وستقلل المقاومة العالية من قدرة الناقل على نقل الترانزستور ثنائي كبريتيد الموليبدينوم". إن مفتاح حل المشكلة هو إدراك أن أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد معرضة جدًا للمواد المحيطة. . على عكس الوسائل المعتادة لوضع الترانزستورات على سطح أكسيد السيليكون ، يستخدم فريق آهن المواد التي تكون سلسة للغاية وسهلة التحكم. انها تقع على الترانزستور في طبقتين من أكسيد الألومنيوم العازلة. إن السطح البيني بين أكسيد الألومنيوم وثنائي كبريتيد الموليبدينوم يزيد من الإلكترونات في شبه الموصلات ، على غرار ظاهرة المواد الكيميائية المنشط في مادة السيليكون لجعلها شبه موصل. يتغلب هذا التحسين على مشكلة مقاومة التلامس العالية ويحسن من قدرة الناقل على الشحن. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المواد العازلة الملساء لا تخلق بقعًا يمكنها احتجاز الشحنة ، مما يزيد من إمكانية التنقل إلى 17 إلى 20 سنتيمترًا في الثانية.
أبلغوا عن اختراع مجلة Science Advances هذا الأسبوع.
