En ny all-2-D lysemitterende felteffekttransistor

Overgangsmetal dichalcogenider (TMD'er), en todimensionel (2-D) halvleder, er lovende materialer til næste generation af optoelektroniske enheder. De kan udsende stærkt lys på grund af excitonernes store bindingsenergier, kvasipartikler sammensat af elektron-hul-par, samt en atomisk tynd natur. I eksisterende 2-D lysemitterende enheder, imidlertid, den samtidige indsprøjtning af elektroner og huller i 2D-materialer har været udfordrende, hvilket resulterer i lav lysudledningseffektivitet.

For at overvinde disse problemer, Prof. Gwan-Hyoung Lees gruppe i Seoul National University og Prof. Chul-Ho Lees gruppe ved Korea University demonstrerede alle-2-D lysemitterende felteffekttransistorer (LEFET'er) ved at sætte 2-D materialer. De valgte grafen og monolag WSe ₂ som kontaktelektrode og en ambipolær kanal, henholdsvis. Typisk, et kryds mellem metal og halvleder har en stor energibarriere. Det er det samme ved et kryds mellem grafen og WSe ₂ .

Imidlertid, Lees gruppe brugte den barriere-tunerbare grafenelektrode som en nøgle til den selektive injektion af elektroner og huller. Da grafens arbejdsfunktion kan indstilles af et eksternt elektrisk felt, kontaktbarrierens højde kan moduleres i den grafen-kontaktede WSe ₂ transistor, muliggør selektiv injektion af elektroner og huller ved hver grafenkontakt. Ved at kontrollere tæthederne af injicerede elektroner og huller, høj effektivitet af elektroluminescens så høj som 6% blev opnået ved stuetemperatur.

Ud over, det blev påvist, ved at modulere kontakterne og kanalen med separate tre porte, polariteten og lysemissionen af ​​LEFET'er kan kontrolleres, viser store løfter om all-2-D LEFET'erne i flercifrede logiske enheder og højt integrerede optoelektroniske kredsløb.

Denne forskning er publiceret som et papir med titlen "Multi-operation mode light-emitting field-effect transistors based on van der Waals heterostructure" i Avancerede materialer .