EON_618

EON

EWS

618

APRILE

2018

ERZA

AGINA

nei semiconduttori monostrato

portate avanti da Ali Javey nel

2015 sempre nei laboratori di

UC Berkeley, i ricercatori ame-

ricani sono riusciti a realizzare

dispositivi emettitori di luce con

dimensioni laterali di svariati

millimetri. I materiali utilizzati,

seleniuri e solfuri di molibdeno

e di tungsteno, non richiedono

drogaggio come i semicondut-

tori tradizionali, ma necessitano

di una opportuna passivazione

superficiale per poter fornire un

rendimento quantico di elettro-

luminescenza prossimo all’uni-

tà. Il processo di emissione di

fotoni richiede inoltre una solle-

citazione elettrica variabile sotto

forma di tensione alternata, cir-

costanza che spiega il nome di

dispositivo t-EL (transient Elec-

troLuminescent Device) dato a

questa tipologia di LED. Il di-

spositivo viene realizzato depo-

nendo un monostrato di TMDC

spesso soli 0,7 Nm su uno

strato isolante di 50 Nm di os-

sido di silicio e formando i due

contatti elettrici di source e di

gate. Il contatto di source si tro-

va dal lato TMDC ed è del tipo

metallo-semiconduttore, men-

tre quello di gate sta dalla parte

dell’ossido. Applicando tra gate

dicalcogenuri dei metalli di

transizione (TMDC, Transition

Metal DiChalcogenides) come i

seleniuri e i solfuri di molibdeno

e di tungsteno (MoSe

, MoS

WSe

e WS

) sono materiali se-

miconduttori in grado di formare

cristalli dalle superfici autotermi-

nate, ossia senza legami ato-

mici spaiati. Per questo motivo

si prestano, in maniera analoga

al grafene, alla realizzazione di

strutture ‘bidimensionali’ (in pra-

tica limitate allo spessore di po-

chi strati atomici), le cui esotiche

proprietà sono alla base dei di-

spositivi elettronici ed optoelet-

tronici di prossima generazione.

Sfruttando l’elevato rendimento

quantico di fotoluminescenza

di questi materiali, un gruppo

di ricercatori dell’Università di

California-Berkeley ha dimo-

strato che è possibile realizza-

re LED in cui il materiale attivo

è uno strato nanometrico dello

spessore di appena tre atomi

che risulta essere completa-

mente trasparente da spento.

Lo studio è stato pubblicato lo

scorso 26 marzo su

Nature

Communications

nell’articolo

“Large-area and bright pulsed

electroluminescence in mono-

layer semiconductors” a firma

di Der-Hsien Lien, Matin Amani

e Sujay Desai. Basandosi sulle

ricerche di elettroluminescenza

e source una tensione alternata

compresa tra -6 V e +6 V, si

finisce con l’iniettare nel mate-

riale attivo, dal medesimo ter-

minale in modo alternato, tanto

gli elettroni quanto le lacune. In

concomitanza dei transitori di

tensione si viene ad avere una

presenza simultanea di portato-

ri in eccesso di segno opposto;

la conseguente ricombinazione

dà luogo all’emissione pulsata

di luce. Dalle misure fatte si è

visto che ad ogni inversione del

valore di tensione di gate ven-

gono emessi impulsi luminosi

con picchi di potenza di 193 mi-

crowatt per centimetro quadra-

to e una larghezza di impulso

a mezza altezza (FWHM) di 8

nanosecondi. I quattro materiali

TMDC testati hanno dimostrato

di produrre ognuno luce di un

colore diverso. Nel comples-

so questa tecnologia impiega

materiali così sottili e flessibili

che diventa possibile rendere i

dispositivi trasparenti e adatta-

bili alle superfici curve. Uno dei

dispositivi t-EL completamente

trasparenti da spenti utilizzava

ossido di alluminio (Al

) per

lo strato isolante e ossido di in-

dio e stagno (ITO) per i contatti

di source e gate. I ricercatori

hanno anche realizzato il primo

display luminoso a sette seg-

menti completamente traspa-

rente basato su monostrato se-

miconduttore. I singoli elementi,

della dimensione di 3 x 2 mm

sono stati realizzati con un mo-

nostrato di WSe

per deposi-

zione di vapori chimici (CVD),

mentre i contatti sono stati resi

impercettibili usando una gri-

glia in nichel. Tutti i dispositivi

realizzati sono comunque solo

dei prototipi e sarà necessario

molto lavoro per migliorare il

rendimento complessivo che

per il momento si aggira attor-

no all’uno per cento (contro il

25-30% dei LED presenti in

commercio). Nondimeno, que-

sta tecnologia offre interessanti

potenzialità applicative, a parti-

re da schermi integrati in muri,

finestre e parabrezza che so-

no completamente invisibili da

spenti, per arrivare ai laser 2D

a pompaggio elettrico.

Semiconduttori in grado di formare superfici

autoterminate permettono di realizzare LED ultrasottili

per display trasparenti

ASSIMO

IUSSANI

Verso

gli schermi trasparenti

Fonte: UC Berkeley