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科學新知:2021 Nat. Nanotechnol., 二維材料如何增進 micro-LED 效能?

  Nature Nanotechnology (IF 39.213) 近期發表國際上首次結合高性能二維半導體TFT材料與Micro-LED兩個新技術的研究,為未來Micro-LED顯示技術發展提供了全新路線。

  以微米量級LED為發光單元並與驅動模組組裝後,所形成的高密度顯示陣列技術,稱為Micro-LED。相較於當前主流的LCD、OLED等顯示技術,Micro-LED在亮度、解析度、能耗、使用壽命、回應速度和熱穩定性等方面具有跨時代優勢。然而,Micro-LED產業化仍面臨許多挑戰,像是高密度顯示單元的驅動需求與尺寸難以匹配、巨量轉移技術 (Mass Transfer) 的成本和良率,難以滿足高解析度顯示的發展等。

  在此研究中,作者使用BEOL後段製程 (back end of line) ,整合大面積MoS2薄膜晶體管 (thin-film transistors, TFT) 與氮化物微型發光二極管 (LED),並開發出「非巨量轉移」的低溫全3D單片三維結構整合技術,具有優異的電氣性能和均勻性。經過驅動能力、響應時間、耗電量和調製方案的綜合分析, 作者發現MoS2 TFT具有於高解析、高亮度特性,並實現了32 × 32陣列1270 PPI的微顯示器。此研究結果可以滿足未來微顯示、車載顯示、可見光通訊等跨領域應用。由於原子極限和低溫異質等方面無與倫比的器件性能,二維材料在未來電子產品具有無限潛力。

2-D materials micro-LED MoS2 TFT

MoS2 TFT 與微型 LED 的單片整合。

2-D materials MoS2 transistor performance

MoS2 晶體管性能。

2-D materials I-V LED

不同 LED 尺寸的 I-V 特性。

關鍵字: micro-LED、 2D materials、二維材料

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

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