p O desenvolvimento de aplicativos eletrônicos pode assumir muitas novas formas, incluindo telas dobráveis ​​e vestíveis para monitorar a saúde humana e atuar como robôs médicos. Esses dispositivos contam com diodos emissores de luz orgânica (OLEDs) para otimização. Contudo, Ainda é um desafio desenvolver materiais semicondutores com alta flexibilidade mecânica devido ao seu uso restrito em formatos eletrônicos convencionais. Em um novo relatório sobre Avanços da Ciência , Minwoo Choi e uma equipe de cientistas em Engenharia Eletrônica e Ciência de Materiais na República da Coréia, desenvolveu um wearable, Tela OLED colorida usando um transistor de backplane baseado em material bidimensional (2-D). Eles projetaram um conjunto de transistores de película fina 18 por 18 em um dissulfeto de molibdênio fino (MoS ₂ ) filme e transferido para um óxido de alumínio (Al ₂ O ₃ ) / superfície de tereftalato de polietileno (PET). Choi et al. então depositado vermelho, pixels OLED verdes e azuis na superfície do dispositivo e excelentes propriedades mecânicas e elétricas observadas do material 2-D. A superfície pode conduzir circuitos para controlar os pixels OLED para formar um ultrafino, dispositivo vestível. p Cientistas e engenheiros devem realizar pesquisas extensas no campo da eletrônica vestível para desenvolver sistemas eletrônicos inteligentes focados em dispositivos flexíveis e substratos ultrafinos. Limites inerentes de tais materiais motivaram o uso de materiais semicondutores alternativos, como MoS ₂ para inclusão em transistores de película fina (TFTs) e circuitos lógicos com desempenho relativamente alto. Esses materiais são conhecidos como dichalcogenetos de metais de transição e fornecem eletricidade única, óptico, e propriedades mecânicas para circuitos de backplane de eletrônicos vestíveis. Pesquisadores desenvolveram recentemente MoS ₂ transistores com vermelho sofisticado, cores verde e azul (RGB) como requisito fundamental e essencial para displays práticos. Nesse trabalho, Choi et al. desenvolveu um MoS de grande área ₂ Matriz TFT para operar 324 pixels em um OLED RGB de 2 polegadas, em que a tela colorida demonstrou uma configuração de matriz ativa. Os OLEDs RGB eram feitos de diferentes características optoeletrônicas, portanto, a equipe projetou os TFTs de backplane para controlar cada pixel de cor. A configuração experimental foi promissora como uma tela vestível e funcionou de forma constante na pele humana sem efeitos adversos. A equipe usou projetos de materiais heterogêneos para formar optoeletrônica no presente trabalho.

p Tela OLED de matriz ativa de grande área (AMOLED)

p A equipe projetou um display OLED de matriz ativa de grande área (AMOLED) com um MoS ₂ backplane por meio de uma sequência de processos. Eles formaram primeiro uma matriz de transistor de filme fino (TFT) em um MoS fino ₂ filme, em seguida, depositou um OLED RGB no eletrodo de drenagem dos TFTs e retirou a tela do portador para transferi-la para a mão humana (o alvo). Durante o processo, eles sintetizaram um MoS de bicamada ₂ filme em um SiO de 4 polegadas ₂ / Si wafer via deposição de vapor químico orgânico de metal (MOCVD). Em seguida, eles revestiram um substrato de tereftalato de polietileno (PET) com óxido de alumínio usando deposição de camada atômica e transferiram o MoS ₂ filme do SiO ₂ / Si wafer para este substrato PET para produzir um MoS ₂ matriz de transistores com uma configuração de backplane de condução. A estrutura resultante era única e encapsulada com óxido de alumínio para melhorar os contatos de metal e a mobilidade do portador. A tela AMOLED colorida controlava uniformemente os pixels RGB OLED, onde cada pixel conectado a um dado e uma linha de varredura e todo o circuito de exibição funcionou em um design de matriz ativa. Choi et al. controlou a corrente de pixel com base nos sinais de dreno e porta do transistor para alterar o brilho do OLED. Eles poderiam então transformar a tela ultrafina do substrato de vidro transportador em uma superfície curva sem degradação do dispositivo.

p Aplicativos de tela estável

p A equipe examinou as curvas de saída de corrente-tensão para determinar as características de drenagem dos TFTs para ilustrar a relação entre a corrente de drenagem (I _DS ) e as tensões de polarização (V _DS e V _GS ) A homogeneidade do MoS cultivado com MOCVD ₂ o filme permitiu alta uniformidade para aplicações de exibição estáveis. As propriedades do dispositivo eram consistentes em todas as amostras, permitindo que o único pixel opere no AMOLED colorido, enquanto a eficiência não diminuiu. A equipe mediu a maior luminescência em 460, 530, e 650 nm para o azul, OLEDs verdes e vermelhos.

p Em uma polarização de pulso de porta repetida de +10 volts, o OLED exibiu uma rápida transição entre os estados ligado e desligado, embora o tempo de resposta tenha sido limitado pelo sistema de medição, o tempo de atraso foi curto. A modulação da porta não ocorreu durante o estado desligado e o estado do pixel permaneceu estável, proporcionando uma operação eficiente à prova de vazamentos do TFT. A corrente de pixel também aumentou dramaticamente com o aumento da polarização da porta (V _G ) durante o estado ligado para atingir uma tensão de limite de 5 volts nos OLEDs RGB.

p Prova de conceito - dispositivo eletrônico vestível

p A equipe confirmou o desempenho dos pixels RGB individuais usando os transistores e integrou um array de 18 x 18 (324 pixels) aos dados e linhas de porta do circuito de backplane do transistor para formar uma tela AMOLED colorida. Eles controlaram cada pixel por meio da linha de matriz e mantiveram a luminescência de luz consistente em cada pixel individual nas telas OLED. Os pixels RGB OLED mostraram brilho consistente e uniforme devido ao controle estável da porta e dos sinais de dados. Choi et al. dirigiu as matrizes de pixel RGB sequencialmente por meio de um circuito de unidade externo configurado em uma estrutura de pixel de tira comercial que representa os caracteres 'R', 'G', e B'.

p A baixa rigidez do dispositivo ultrafino evitou a deterioração das propriedades ópticas e elétricas durante reflexos de deformação mecânica substanciais - após sua transferência para uma mão humana. Com base nas características de corrente-tensão ( 4 ), o nível atual não mudou durante o encolhimento da pele ou exercícios de alongamento da pele e o estado ligado também não flutuou durante a operação do display de matriz ativa. Enquanto a estabilidade do dispositivo ainda está em desenvolvimento, o objetivo da equipe é conduzir mais engenharia para melhorar o MoS ₂ filme para aplicações práticas como vestível, Display AMOLED em cores.

p Desta maneira, Minwoo Choi e seus colegas desenvolveram um fino (2 polegadas), display AMOLED usável e colorido com matrizes 18 x 18 usando MoS ₂ TFTs de backplane com base. Eles construíram a matriz de transistores diretamente em um MoS de bicamada ₂ filme cresceu usando MOCVD e observou uma alta mobilidade de portadores e razão liga / desliga. A equipe controlou a emissão de luz dos pixels RGB OLED aplicando uma tensão de porta entre 4 e 9 volts. Eles usaram um substrato de plástico ultrafino (PET) combinado com materiais semicondutores 2-D para fabricar diretamente OLEDs para excelente eletricidade, óptico, e desempenho mecânico. Este sistema experimental pode ser melhorado para integração em dispositivos vestíveis e eletrônicos além dos materiais orgânicos rígidos e convencionais existentes. p © 2020 Science X Network