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科学新知:2021 Nat. Nanotechnol., 二维材料如何增进 micro-LED 效能?

  Nature Nanotechnology (IF 39.213) 近期发表国际上首次结合高性能二维半导体TFT材料与Micro-LED两个新技术的研究,为未来Micro-LED显示技术发展提供了全新路线。

  以微米量级LED为发光单元并与驱动模块组装后,所形成的高密度显示数组技术,称为Micro-LED。相较于当前主流的LCD、OLED等显示技术,Micro-LED在亮度、分辨率、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有跨时代优势。然而,Micro-LED产业化仍面临许多挑战,像是高密度显示单元的驱动需求与尺寸难以匹配、巨量转移技术 (Mass Transfer) 的成本和良率,难以满足高分辨率显示的发展等。

  在此研究中,作者使用BEOL后段制程 (back end of line) ,整合大面积MoS2薄膜晶体管 (thin-film transistors, TFT) 与氮化物微型发光二极管 (LED),并开发出「非巨量转移」的低温全3D单片三维结构整合技术,具有优异的电气性能和均匀性。经过驱动能力、响应时间、耗电量和调制方案的综合分析, 作者发现MoS2 TFT具有于高解析、高亮度特性,并实现了32 × 32数组1270 PPI的微显示器。此研究结果可以满足未来微显示、车载显示、可见光通讯等跨领域应用。由于原子极限和低温异质等方面无与伦比的器件性能,二维材料在未来电子产品具有无限潜力。

2-D materials micro-LED MoS2 TFT

MoS2 TFT 与微型 LED 的单片整合。

2-D materials MoS2 transistor performance

MoS2  晶体管性能。

2-D materials I-V LED

不同 LED 尺寸的 I-V 特性

关键词: micro-LED、 2D materials、二维材料

原文:https://www.nature.com/articles/s41565-021-00966-5#Sec14

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