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新工艺消除了用于透明LED屏幕的“分子级厚度薄膜”上的瑕疵

2015年12月16日 发表评论 阅读评论

加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的工程师们,已经发现了一种修复薄膜上常见缺陷的简单新工艺。这项发现可推动原子级单层半导体的发展,适用于透明LED屏、高效太阳能电池、以及微型晶体管。通过超强有机酸处理由二硫化钼制成的单层半导体,研究人员能够让材料的效率实现百倍增长。首席研究员,加州大学伯克利分校教授Ali Javey表示:“这项研究是‘一片完美的单层光电材料’的首次展示,此前我们从未听闻如此薄的材料可以做到”。

上图展示的是被激光所激发的无缺陷二硫化钼(MoS2)单层半导体,其有助于透明LED显示屏、超高效率太阳能面板、光电探测器、以及纳米级晶体管的发展。


研究人员们打造出了只有7/10纳米厚度的二硫化钼层,比直径2.5nm的人类DNA还要细。将材料浸渍于超强酸中,能够祛除污染物和填充缺失的原子以修复缺陷——这一化学反应被称作“质子注入”(protonation)

业界对于单层半导体的浓厚兴趣,源于其对于光的低吸收、以及能够承受因弯曲和其它压力所造成的扭转的特性。这使得其成为了透明或柔性设备的理想选择,比如可变形的高性能LED显示屏,以及可以在断电时变成透明的装置。

上图左-Cal Logo形状的MoS2单层半导体;上图右-经过超强酸处理过后的效果。


这一工艺亦可通过移除缺陷来提升晶体管的性能,在芯片变得更小更薄的时候,缺陷也成为了制约计算机发展的一个重要阻碍。

Javey表示:“无缺陷单层材料的开发,还可以扫清许多开发新类型低能耗切换器时所遇到的问题”。该团队的工作成果,已经发表在了近日出版的《自然》(Science)期刊上。

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