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布光带你了解弯曲自如的口袋LED屏幕

来源:材料人 作者: 发布时间: 2018-07-13 16:45 136 次浏览
摘要:将来的某一天,我们想看的LED会更薄、更节能、更柔软。想象一下,如果一个电脑或电话屏幕,你可以折叠几次或者把它放在你的口袋里。如今,这个梦想越来越近了!


将来的某一天,我们想看的LED会更薄、更节能、更柔软。想象一下,如果一个电脑或电话屏幕,你可以折叠几次或者把它放在你的口袋里。如今,这个梦想越来越近了!

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Nanoscale Horizons封面上报道了一种新的双层材料,每层的测量厚度小于1纳米,有望引领更高效、多功能的光发射。堪萨斯大学超快激光实验室的研究人员通过组合原子层的二硫化钼、二硫化铼,成功创造了这种材料。

 

该论文的共同作者,堪萨斯大学的物理学和天文学副教授Hui Zhao说:“整个研究的目标是制造发光器件,例如只有几纳米厚的柔软超薄LED,我们通过设计双层材料得以实现。二硫化钼、二硫化铼这两种半导体材料吸光性能优异,且非常柔软,可以拉伸或压缩。”

 

为了解释这项技术,Zhao将新材料中的电子行为比作一个教室活动。他说道:“人们可以把材料想象成一个充满学生的教室,实际上那是电子,每个座位上都有一个电子。坐在座位上,学生或电子不能自由移动来导电。但是光能提供足够的能量让一些学生站起来,他们现在可以自由移动,就像移动的电子一样形成电流,太阳能的能量被捕获并转化为电能,这个过程是光伏设备工作的原理。”

 

堪萨斯大学的研究人员解释道,光的发射涉及逆过程,当一个站立的电子坐在一个座位上时,同时以光的形式释放其动能。Zhao还表示:“为了制造出一种好的发光器件材料,人们不仅需要携带能量的电子,而且还需要‘座位’——所谓的空穴,让电子能够坐下。”

 

此前的研究,包括Zhao在内的几个小组,已经制备了各种不同类型的原子层堆叠的双层材料。然而,在这些材料中,电子和“座位”存在于不同的原子层。

 

Zhao说道:“因为电子不能轻易找到座位,因此这些双层材料的光发射效率非常低,比一个原子层低100倍以上。但在该新材料中,所有的电子和他们的座位将在原来的层,而不是分开的层,光的发射会更强。”

 

Zhao和堪萨斯大学物理学研究生Samuel Lane、Frank Ceballos和Qiannan Cui以及内布拉斯加大学林肯分校的Ming Li和Xiao Cheng Zeng创建的新材料采用同样的低技术含量的透明胶带法,此法的创造者率先创建了单原子层材料石墨烯,并赢得了2010年的诺贝尔物理学奖。

 

Zhao解释道:“在剥离材料时有一个窍门,你用透明胶带从晶体上剥离一层,然后折叠几次。所以当你把胶带与基板快速剥开的时候,一些材料将被留在衬底上。在显微镜下,单原子层由于厚度不同会有不同的颜色,就像水上的油膜一样。”

 

由论文的第一作者Bellus领导的堪萨斯大学超快激光实验室的研究人员完成最具挑战性的一步:在二硫化铼上堆积二硫化钼层,精度大于1微米。原子薄片之间是范德华相互作用,相同的力可使壁虎在光滑的窗玻璃上爬行。“范德华力对原子排布不是很敏感,因此人们可以使用这些原子层形成多层材料,就像原子积木一样。”

 

样品制作后,团队成员用超快激光观察两原子层间电子和空穴的运动,他们看到明确的证据显示,电子和空位可以从二硫化钼移动到二硫化铼,而不是沿相反的方向。通过这种方式,证实了该团队Li和Zeng以前分析相关性能大约十几个原子层的理论计算,以及二硫化钼和二硫化铼形成的双层有望作为LED的技术基础的预言。

 

根据Zhao的陈述,最终的目标是开发一种方法,可以精确地控制电子和空位在不同原子层之间的位置,使材料的电学和光学特性可控并得到优化。他表示:“将来的某一天,我们想看的LED会更薄、更节能、更柔软。想象一下,如果一个电脑或电话屏幕,你可以折叠几次或者把它放在你的口袋里。”

 

 


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