Ученые построили предельно тонкий более энергоэффективный светодиод

7 июль, 2014 - 16:51Леонид Бараш

Самая современная электроника, от телевизоров с плоским экраном и смартфонов до носимых устройств и компьютерных мониторов, использует крошечные светоизлучающие диоды, или светодиоды. Эти светодиоды базируются на полупроводниках, которые излучают свет при движении электронов. По мере того как устройства становятся все меньше и быстрее, есть большой спрос на полупроводниковые приборы минимально возможных размеров и более энергоэффективных.

Ученые из Университета Вашингтона (UW) построили самый тонкий на сегодняшний день светодиод, который можно использовать в качестве источника света в электронике. Светодиод базируется на двумерных гибких полупроводниках, что позволяет укладывать их слоями или использовать в гораздо меньших и более разнообразных устройствах, чем позволяет современная технология.

«Мы смогли сделать самый тонкий из возможных светодиод, только три атома толщиной, и к тому же еще механически прочный. Такие тонкие и складывающиеся светодиоды имеют решающее значение для будущих портативных и интегрированных электронных устройств», - сказал Сяодун Сюй (Xiaodong Xu), доцент UW в области материаловедения и физики. 

Большинство устройств бытовой электроники использует трехмерные светодиоды, но они от 10 до 20 раз толще светодиодов, разрабатываемых в UW.

«Они в 10 тыс. раз меньше, чем толщина человеческого волоса, но свет, который они излучают, может быть определен стандартным измерительным оборудованием, - сказал Джейсон Росс (Jason Ross), аспирант UW и соавтор статьи. - Это огромный скачок в технологии миниатюризации, и поскольку это полупроводник, вы можете делать с ним почти все, что можно с существующими трехмерными кремниевыми технологиями».

Светодиод UW выполнен из плоских листов молекулярного полупроводника, известного как вольфрама диселенид, входящего в группу двумерных материалов, которые были недавно идентифицированы как тончайшие из известных полупроводников. Исследователи использовали обычную клейкую ленту, чтобы извлечь один слой этого материала из толстых многослойных образцов, - метод, позаимствованный у лауреата Нобелевской премии по физике за 2010 г. за открытие графена.

В дополнение к светоизлучающим устройствам, эта технология может открыть двери для использования света в качестве носителя данных в компьютерных наночипах вместо стандартных электронных устройств.
«Перспективным решением является замена электрического интерконнекта на оптический, который обеспечит высокую пропускную способность, но в то же время будет потреблять меньше энергии, - сказал Сюй. - Наша работа сделает возможным создание энергоэффективных устройств с высокой степенью интеграции в таких областях, как освещение, оптическая связь и нанолазеры».

Научно-исследовательская группа работает над более эффективными способами создания этих тонких светодиодов и изучает, что происходит, когда двумерные материалы по-разному укладываются. Кроме того, эти материалы, как было показано, по-новому взаимодействуют с поляризованным светом, что не наблюдалось ни у никаких других материалов, и исследователи также будут продолжать работу в этом направлении.

Ученые построили предельно тонкий более энергоэффективный светодиод

Это художественное представление показывает слои двумерного светодиода и то, как он излучает свет