Forskere bygger tyndest mulige lysdioder for at være stærkere, mere energieffektiv

(Phys.org) - Mest moderne elektronik, fra fladskærms-tv og smartphones til bærbare teknologier og computerskærme, brug små lysdioder, eller lysdioder. Disse lysdioder er baseret på halvledere, der udsender lys med elektroners bevægelse. Efterhånden som enhederne bliver mindre og hurtigere, der er mere efterspørgsel efter sådanne halvledere, der er tyndere, stærkere og mere energieffektiv.

University of Washington forskere har bygget den tyndeste kendte LED, der kan bruges som en kilde til lysenergi i elektronik. LED'en er baseret på todimensionale, fleksible halvledere, gør det muligt at stable eller bruge i meget mindre og mere forskelligartede applikationer, end den nuværende teknologi tillader.

"Vi er i stand til at lave de tyndest mulige lysdioder, kun tre atomer tykke, men mekanisk stærke. Sådanne tynde og foldbare lysdioder er afgørende for fremtidige bærbare og integrerede elektroniske enheder, "sagde Xiaodong Xu, en UW -adjunkt i materialevidenskab og teknik og i fysik.

Xu sammen med Jason Ross, en UW materialevidenskab og ingeniørstuderende, medforfatter et papir om denne teknologi, der dukkede op 9. marts i Naturnanoteknologi .

De fleste forbrugerelektronik bruger tredimensionelle lysdioder, men disse er 10 til 20 gange tykkere end de LED'er, der udvikles af UW.

"Det er 10, 000 gange mindre end tykkelsen af ​​et menneskehår, men det lys, de udsender, kan ses af standard måleudstyr, "Sagde Ross." Dette er et stort spring i miniaturisering af teknologi, og fordi det er en halvleder, du kan gøre næsten alt med det, der er muligt med eksisterende, tredimensionelle siliciumteknologier, "Sagde Ross.

UW's LED er fremstillet af flade ark af den molekylære halvleder kendt som wolframdiselenid, medlem af en gruppe todimensionale materialer, der for nylig er blevet identificeret som de tyndeste kendte halvledere. Forskere bruger almindeligt tape til at udtrække et enkelt ark af dette materiale fra tykke, lagdelte stykker i en metode inspireret af Nobelprisen i fysik i 2010 tildelt University of Manchester for at isolere et atom-tykke kulflager, kaldet grafen, fra et stykke grafit.

Ud over lysemitterende applikationer, denne teknologi kunne åbne døre til brug af lys som sammenkoblinger til at køre nano-skala computerchips i stedet for standardudstyr, der driver elektronernes bevægelse, eller elektricitet. Sidstnævnte proces skaber meget varme og spilder strøm, der henviser til, at det ville være yderst effektivt at sende lys gennem en chip for at opnå det samme formål.

"En lovende løsning er at udskifte den elektriske forbindelse med optiske, som vil opretholde den høje båndbredde, men forbruger mindre energi, "Xu sagde." Vores arbejde gør det muligt at lave meget integrerede og energieffektive enheder inden for områder som belysning, optisk kommunikation og nanolasere. "

Forskergruppen arbejder på mere effektive måder at skabe disse tynde lysdioder på og ser på, hvad der sker, når todimensionelle materialer stables på forskellige måder. Derudover disse materialer har vist sig at reagere med polariseret lys på nye måder, som ingen andre materialer kan, og forskere vil også fortsætte med at forfølge disse applikationer.