Semikonduktor lembut boleh memancarkan generasi baru HD dengan piksel nanometer

CS50 Live, Episode 003 (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Kelas baru semikonduktor lembut boleh mengubah paparan HD

Oleh Jean-Jacques DeLisle, penyumbang penulis

Untuk memajukan teknologi paparan definisi tinggi generasi seterusnya, satu pasukan penyelidikan dari Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley (Laboratorium Berkeley) Jabatan Tenaga Dunia telah membangunkan teknologi nanowire cahaya yang baru yang dibina daripada semikonduktor lembut. Dari nanowire tunggal, pasukan itu mampu membangunkan pemancar cahaya merah, hijau, biru (RGB) dan nanowires hingga 500 nanometer. Untuk memberikan perbandingan, paparan retina perdana Apple boleh mencapai kira-kira 400 piksel per inci, pada kira-kira 60 mikrometer per piksel. Para penyelidik Berkeley Lab mampu membuat pemancar cahaya yang dapat mencapai kira-kira 50.000 piksel per inci, lebih dari dua pesanan magnitud yang lebih besar.

Dengan saiz ini, teknologi baru ini dapat bersaing dengan teknologi titik kuantum terkini, yang masih menggunakan nanocrystals semikonduktor standard yang memancarkan cahaya. Walaupun demonstrasi penyelidikan memberi tumpuan kepada pelepasan cahaya, teknologi peranti helikopter semikonduktor nanowire "soft" mungkin berguna untuk lebih daripada sekadar memaparkan aplikasi dan boleh menjadi pemain utama dalam masa hadapan, lampu pepejal keadaan pepejal, laser LED warna-warni, dan lain- aplikasi optoelektronik kelebihan. Selain itu, teknologi yang sama ini juga mungkin berdaya maju dalam diod berkepadatan tinggi dan susunan transistor, membuka pintu kepada banyak aplikasi yang lebih canggih.

Grafik ini membandingkan penjanaan warna dari klorida plumbum (CsPbBr 3 ) -cesium lead chloride (CsPbCl 3 ) semikonduktor helikopter (Panel Teratas) di bawah pengujaan UV dan iodida plumbum iodida (CsPbI 3 ) -cesium plumbum bromida-cesium plumbum ( Panel Bawah) konfigurasi merah, biru, dan hijau di bawah pengujaan UV. Kredit: Letian Dou / Berkeley Lab dan Connor G. Bischak / UC Berkeley.

Tulang teknologi baru ini adalah penggunaan heideojunctions halide perovskite, yang terdiri daripada struktur kekisi ionik, bukan ikatan kovalen, seperti semikonduktor tradisional. Semikonduktor "lembut" yang disebut, bon ionik lebih mudah dimanipulasi daripada bon kovalen "keras".

Dalam laporan yang diterbitkan di pnas.org, ahli sains fakulti Peidong Yang di Bahagian Sains Bahan Berkeley Lab, berkata, "Dengan perovskite halida tak organik, kita boleh menukar swap dengan anion dalam ion ion sambil mengekalkan sifat tunggal bahan kristal. Ini membolehkan kita dengan mudah menyusun semula struktur dan komposisi bahan. Itulah sebabnya perovskite halide dianggap sebagai semikonduktor kisi lembut. Sebaliknya, ikatan kovalen agak kuat dan memerlukan lebih banyak tenaga untuk berubah. Kajian kami pada dasarnya menunjukkan bahawa kita boleh mengubah banyak komposisi mana-mana segmen semikonduktor lembut ini. "

Ini bermakna bahawa para penyelidik dapat menggunakan teknik nanofabrication dengan kimia pertukaran anion untuk menukar ion halida dari cesium memimpin halida perovskite untuk sama ada cesium bromide atau cesium chloride, dengan itu mengubah pelepasan warna. Rendam kimia khas yang diperlukan untuk menukar anion juga boleh dilakukan pada suhu bilik makmal standard dan tidak memerlukan kawalan terma suhu tinggi dan persekitaran vakum yang diperlukan oleh pemprosesan semikonduktor yang lain.

"Ia satu proses yang mudah, dan ia sangat mudah untuk meningkatkan, " kata Yang. "Anda tidak perlu menghabiskan berjam-jam di bilik yang bersih, dan anda tidak memerlukan suhu yang tinggi."

Aspek-aspek penting penemuan ini adalah bahawa para penyelidik mendakwa bahawa mereka dapat "menyesuaikan" bahan-bahan di seluruh spektrum cahaya keseluruhan yang kelihatan dan, mungkin yang paling penting, pemprosesan untuk teknologi ini mungkin lebih mudah daripada dengan semikonduktor koloid yang standard. Ini boleh membayangkan bahawa semikonduktor lembut ini boleh dihasilkan dengan hasil yang lebih tinggi dengan langkah-langkah pemprosesan yang kurang, yang boleh mengurangkan biaya dan kurang sisa.

"Bagi semikonduktor konvensional, pembuatan simpang itu agak rumit dan mahal, " kata rakan pasca doktoral di makmal dan kajian Yang, pengarang bersama Letian Dou, dalam laporan itu. "Suhu tinggi dan keadaan vakum biasanya terlibat untuk mengawal pertumbuhan bahan dan doping. Tepatnya mengawal komposisi bahan dan harta juga mencabar kerana semikonduktor konvensional sukar kerana ikatan kovalen yang kuat. "

Walaupun bahan itu masih memerlukan banyak pembangunan, yang termasuk penyelesaian yang lebih baik dan integrasi / pencirian sebagai komponen dalam litar elektrik, bahan tersebut menunjukkan janji awal. Kaedah ini juga bersaing dengan banyak teknologi yang dipublikasikan, diteliti dan diwujudkan. Sekiranya bahan itu juga boleh menawarkan prestasi paparan, diod, dan transistor berbanding dengan teknologi semasa, tetapi memberikan hasil yang lebih tinggi dan kos pemprosesan yang lebih rendah, semikonduktor lembut dengan heideojunite perovskite halide boleh mencari jalan pintas masa depan, smartwatches, realiti tambahan, dan paparan realiti maya teknologi serta banyak lagi pencahayaan dan aplikasi elektronik.