Ο Αhn και η ομάδα του ήθελαν να κάνουν ένα έξυπνο ρολόι ή μια ευέλικτη οθόνη μεγέθους smartphone.
Το διθειούχο μολυβδαίνιο έχει πολύ καλή απόδοση ως υλικό ημιαγωγών 2D, δηλαδή είναι εύκολα λυγισμένο. Τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν γρήγορα σε τέτοιους ημιαγωγούς. Ταυτόχρονα, οι ημιαγωγοί αυτοί είναι διαφανείς, επειδή είναι πάχους μόνο ενός ατόμου. Αυτά τα χαρακτηριστικά τους καθιστούν ιδανικά για την κατασκευή ευέλικτων οθονών OLED. Ωστόσο, όταν οι κατασκευαστές επιχειρούν να επεξεργαστούν δισουλφίδιο του μολυβδαινίου σε τρανζίστορ που ελέγχουν τα εικονοστοιχεία OLED, η αντίσταση μεταξύ του δισουλφιδίου του μολυβδαινίου (MoS2) και της πηγής και της αποστράγγισης του τρανζίστορ θα είναι πολύ υψηλή, καθιστώντας αυτό το εξαιρετικό υλικό αδύνατο. Κατέβασε την εφαρμογή. Τώρα, οι κορεάτες μηχανικοί έχουν βρει έναν τρόπο να εφαρμόσουν τρανζίστορ δισουλφιδίου μολυβδαινίου σε οθόνες OLED. Χρησιμοποίησαν αυτό το τρανζίστορ για να σχηματίσουν μια απλή μήτρα 6 χ 6 κουκίδων σε ένα πλαστικό φύλλο που μετρά μόνο πάχος 7 μικρών. Αυτό το πλαστικό μπορεί να εφαρμοστεί στο ανθρώπινο δέρμα. Αυτή η απλή οθόνη πλαστικού φύλλου είναι πολύ μαλακή και μπορεί να κάμπτεται χωρίς κάμψη σε ακτίνα κάμψης μικρότερη από 1 cm.
Ο Jong-Hyun Ahn, ένας ευέλικτος εμπειρογνώμονας στον ηλεκτρονικό τομέα στο Πανεπιστήμιο Yonsei στη Σεούλ, εξήγησε ότι η "κινητικότητα του φορέα" είναι η βασική απόδοση που πρέπει να αντιμετωπιστούν. Αυτή η ιδιότητα μετρά το ρυθμό με τον οποίο η χρέωση περνά μέσω του ημιαγωγού. Για παράδειγμα, το υλικό που χρησιμοποιείται για να παράγει τα περισσότερα τσιπ, κρυσταλλικό πυρίτιο, έχει κινητικότητα φορέα 1400 τετραγωνικών εκατοστών ανά όγκο δευτερολέπτου (cm2 / Vs). Οι ημιαγωγοί που συνθέτουν το backplane της οθόνης είναι συστήματα για την εναλλαγή και φωτισμό εικονοστοιχείων. Η απαιτούμενη κινητικότητα φορέα πρέπει να είναι ικανή να οδηγεί αρκετό ρεύμα για τη λειτουργία αυτών των εικονοστοιχείων, καθώς και το ρυθμό bit βίντεο. "Για τις παραδοσιακές οθόνες LCD, τα πίσω φύλλα τους μπορούν να κατασκευαστούν από άμορφο πυρίτιο με χαμηλότερη κινητικότητα φορέα", ανέφερε ο Ahn. Το υλικό έχει κινητικότητα ηλεκτρονίων περίπου 1 cm2 / V-sec. Αλλά οι οθόνες OLED απαιτούν μεγαλύτερη κινητικότητα φορέα. OLED κατασκευαστές, συμπεριλαμβανομένων των LG και Samsung, χρησιμοποιούν υλικά υψηλότερης κινητικότητας, όπως polysilicon (> 10 cm 2 / V-sec) και ημιαγωγοί οξειδίου. Ωστόσο, "αυτά τα υλικά είναι σκληρά και εύθραυστα", δήλωσε ο Άνν. Μπορούν να κάμπτονται σε κάποιο βαθμό, αλλά δεν μπορούν να κάμπτονται επανειλημμένα.
Ένα τρανζίστορ δισουλφιδίου του μολυβδαινίου τοποθετείται σε σάντουιτς από δύο στρώματα οξειδίου του αργιλίου (Al2O3) από την άνω και κάτω κατεύθυνση. Αυτή η συσκευή έχει υψηλή κινητικότητα και η υψηλή κινητικότητα είναι ζωτικής σημασίας για την παροχή ρεύματος στα pixel μιας οθόνης OLED. Για να γίνει μια εξαιρετικά λεπτή ευέλικτη οθόνη OLED, ο Ahn και η ομάδα του χρειάστηκαν να απελευθερώσουν δισουλφίδιο του μολυβδαινίου από το τρανζίστορ που «το έπιασε». Ο Αhn δήλωσε: "Η αντίσταση επαφής μεταξύ δισουλφιδίου του μολυβδαινίου και του ηλεκτροδίου τρανζίστορ είναι πολύ υψηλή και η υψηλή αντίσταση θα μειώσει την κινητικότητα του φορέα του τρανζίστορ δισουλφιδίου του μολυβδαινίου." Το κλειδί για την επίλυση του προβλήματος είναι να αναγνωρίσουμε ότι τα ημιαγωγοί 2D είναι πολύ ευαίσθητα στα περιβάλλοντα υλικά. . Σε αντίθεση με τα συνήθη μέσα τοποθέτησης τρανζίστορ στην επιφάνεια του οξειδίου του πυριτίου, η ομάδα της Ahn χρησιμοποιεί υλικά πολύ λεία και εύκολο να ελέγχονται. Ένωσαν το τρανζίστορ σε δύο στρώματα από μονωτικό οξείδιο του αλουμινίου. Η διεπαφή μεταξύ του οξειδίου του αλουμινίου και του δισουλφιδίου του μολυβδαίνιου αυξάνει τα ηλεκτρόνια στον ημιαγωγό, παρόμοια με το φαινόμενο των χημικών ουσιών ντόπινγκ στο υλικό πυριτίου για να γίνει ημιαγωγός. Αυτή η βελτίωση υπερνικά το πρόβλημα της υψηλής αντοχής επαφής και βελτιώνει την κινητικότητα του φορέα φόρτισης. Επιπλέον, το ομαλό διηλεκτρικό υλικό δεν δημιουργεί σημεία που μπορούν να παγιδεύσουν το φορτίο, αυξάνοντας περαιτέρω την κινητικότητα σε 17 έως 20 τετραγωνικά εκατοστά ανά volt-δευτερόλεπτο.
Αναφέρουν την εφεύρεση στο περιοδικό Science Advances αυτήν την εβδομάδα.
