V večini sodobne elektronike, od televizorjev s ploskimi zasloni in pametnih telefonov, do nosljivih tehnologij (ki jih lahko nosimo ali oblečemo) in računalniških monitorjev so uporabljene majhne svetleče diode ali na kratko LED. Svetleče diode so izdelane na osnovi polprevodnikov, ki oddajajo svetlobo zaradi gibanja elektronov. Kot postajajo elektronske naprave vse manjše in hitrejše, je vse več povpraševanja po takšnih polprevodnikih, ki so čim manjši, čim močnejši in čim bolj energetsko učinkoviti.
Znanstveniki univerze v Washingtonu so zgradili doslej najtanjšo LED, ki se lahko uporablja kot vir svetlobne energije v elektroniki. LED temelji na 2-D prožnih polprevodnikih, ki omogočajo, da se nanizajo ali uporabijo v veliko manjših in bolj raznolikih aplikacijah, kot jih omogoča sedanja tehnologija.
„V tem trenutku smo sposobni narediti najtanjše možne LED diode na svetu, ki imajo debelino le tri atome, a so kljub temu še dovolj mehansko močni. Takšne tanke LED, ki jih lahko poljubno zlagamo skupaj, so ključnega pomena za prihodnost prenosnih elektronskih naprav in integriranih vezij, „je dejal Xiaodong Xu, profesor znanosti in inženirstva materialov ter fizike.
Xu je skupaj z Jasonom Rossom, ki je podiplomski študent znanosti in inženirstva materialov na univerzi Washington, soavtor dokumenta, ki opisuje to tehnologijo in ki se je pojavil na spletnih straneh Nature Nanotechnology. Večina današnjih naprav zabavne elektronike uporablja tridimenzionalne LED diode, ki pa so za 10 do 20-krat debelejše od svetlečih diod, ki so jih razvili na univerzi Washington.
„Te LED so 10.000-krat manjše, kot je debelina človeškega lasu in svetlobo, ki jo oddajajo, lahko zaznamo s standardno opremo za merjenje,“ pravi Ross. „To je velik preskok tehnologije miniaturizacije in ker gre za polprevodnik, lahko z njim naredimo skoraj vse, kar je mogoče z obstoječimi 3-D silicijevimi tehnologijami,“ je dejal Ross.
Nova LED je narejena iz ravnih plasti molekularnega polprevodnika, ki je bolj znan kot volframov di-selenid, član skupine 2-D materialov, katerih seznam je bil pred kratkim objavljen in spadajo med najtanjše doslej znane polprevodnike. Raziskovalci so uporabili običajen lepilni trak, s katerim so iz debelih slojev tega materiala izločili en sloj po metodi, za katero je univerza v Manchestru leta 2010 prejela Nobelovo nagrado za fiziko in sicer z izolacijo enega atoma debele luske ogljika ( ki jih imenujemo grafen) od celotnega bloka grafita.
Poleg aplikacij z osvetljevanjem bi lahko ta tehnologija odprla vrata uporabi svetlobe za medsebojne povezave v nanometrskih računalniških čipih namesto standardnih povezav, ki delujejo na osnovi gibanja elektronov oziroma toka. Ti slednji načini med delovanjem ustvarjajo veliko toplote in pri tem trošijo energijo, medtem ko bi isti cilj lahko dosegli s pošiljanjem svetlobe skozi čip, kar bi bilo veliko bolj učinkovito.
„Obetavna rešitev je zamenjava električnih povezav z optičnimi, s čimer bi ohranili visoko pasovno širino, pri manjši porabi energije,“ je dejal Xu. „Rezultati našega dela omogočajo visoko integrirane in energetsko učinkovite naprave na področjih, kot so razsvetljava, optične komunikacije in nanolaserji.“
Raziskovalna skupina se še naprej ukvarja z bolj učinkovitimi načini za izdelavo teh tankih svetlečih diod in raziskuje učinke na različne načine zloženih dvodimenzionalnih polprevodniških materialov. Poleg tega se je pri teh materialih pokazalo, da na čisto poseben način reagirajo pri polarizirani svetlobi, kot doslej ni še noben drug material, zato si bodo raziskovalci še naprej prizadevali odkriti čim več v zvezi s temi lastnostmi za uporabo v posebnih aplikacijah.
Vir: Univerza v Washingtonu
Najtanjše LED diode, ki so močnejše in energetsko bolj učinkovite
R&D magazine
