La pantalla AMOLED a todo color con placa posterior basada en MoS2 de gran área. (A) Ilustración esquemática de la placa posterior basada en MoS2 de alto rendimiento en un sustrato de vidrio portador de 4 pulgadas, donde se aplicó una capa de cobertura de Al2O3 para efectos de n-dopaje en la película de MoS2 (arriba a la izquierda), Se aplicó una pantalla a todo color de matriz activa al sustrato de polímero ultrafino (arriba a la derecha), y la pantalla a todo color de área grande se probó en una mano humana (abajo a la derecha). (B) Esquema de la matriz de píxeles a todo color de matriz activa integrada con transistores MoS2, donde cada píxel estaba conectado a través de una puerta, datos, e interconector de cátodo para control de direccionamiento de línea. (C) Fotografía digital de la pantalla de matriz activa en el sustrato de vidrio portador de 4 pulgadas, donde el recuadro muestra la pantalla a todo color cuando se enciende. (D) Fotografía digital de la pantalla a todo color de gran superficie sobre el sustrato de polímero ultrafino, demostrando las propiedades mecánicas flexibles debido a la baja rigidez a la flexión del material ultrafino. Crédito de la foto:Minwoo Choi, Universidad de Yonsei. Crédito:Science Advances, doi:10.1126 / sciadv.abb5898
El desarrollo de aplicaciones electrónicas puede adoptar muchas formas nuevas para incluir pantallas plegables y portátiles para monitorear la salud humana y actuar como robots médicos. Dichos dispositivos se basan en diodos emisores de luz orgánica (OLED) para su optimización. Sin embargo, Sigue siendo un desafío desarrollar materiales semiconductores con alta flexibilidad mecánica debido a su uso restringido en formatos electrónicos convencionales. En un nuevo informe sobre Avances de la ciencia , Minwoo Choi y un equipo de científicos en ingeniería electrónica y ciencia de materiales en la República de Corea, desarrolló un wearable, Pantalla OLED a todo color que utiliza un transistor de plano posterior bidimensional (2-D) basado en material. Diseñaron una matriz de transistores de película delgada de 18 por 18 en un disulfuro de molibdeno delgado (MoS 2 ) película y la transfirió a un óxido de aluminio (Al 2 O 3 ) / superficie de tereftalato de polietileno (PET). Choi y col. luego depositado rojo, píxeles OLED verdes y azules en la superficie del dispositivo y observaron excelentes propiedades mecánicas y eléctricas del material 2-D. La superficie podría impulsar circuitos para controlar los píxeles OLED para formar un ultradelgado, dispositivo portátil.
Los científicos e ingenieros deben realizar una investigación exhaustiva en el campo de la electrónica portátil para desarrollar sistemas electrónicos inteligentes centrados en dispositivos flexibles y sustratos ultrafinos. Los límites inherentes de tales materiales han motivado el uso de materiales semiconductores alternativos como MoS 2 para su inclusión en transistores de película fina (TFT) y circuitos lógicos con un rendimiento relativamente alto. Estos materiales se conocen como dicalcogenuros de metales de transición y proporcionan óptico, y propiedades mecánicas para los circuitos de la placa posterior de la electrónica portátil. Los investigadores habían desarrollado recientemente MoS 2 transistores con rojo sofisticado, colores verde y azul (RGB) como requisito fundamental y esencial para pantallas prácticas. En este trabajo, Choi y col. desarrolló un MoS de área grande 2 Matriz TFT para operar 324 píxeles en un OLED RGB de 2 pulgadas, en el que la pantalla a todo color demostró una configuración de matriz activa. Los OLED RGB estaban hechos de diferentes características optoelectrónicas, por lo tanto, el equipo diseñó los TFT de backplane para controlar cada píxel de color. La configuración experimental fue prometedora como pantalla portátil y funcionó de manera constante en la piel humana sin efectos adversos. El equipo utilizó diseños de materiales heterogéneos para formar optoelectrónica en el presente trabajo.
Propiedades del dispositivo del transistor MoS2 y los OLED RGB. (A) Curva de transferencia del transistor MoS2 en el sustrato de vidrio portador de 4 pulgadas, donde la movilidad promedio de 18 cm2 V − 1 s − 1 fue suficiente para operar los OLED RGB. (B) Características I-V del transistor MoS2 a medida que la polarización de la puerta se incrementó de +4 a 7 V, donde el recuadro muestra el transistor MoS2. (C) Análisis estadístico de la movilidad del transistor MoS2 en 324 muestras. (D a F) Características I-V (eje y izquierdo) y luminancia (eje y derecho) del OLED RGB en función del sesgo aplicado, donde los recuadros visualizan la emisión de cada color OLED. (G) Espectros EL de los píxeles OLED RGB. Crédito de la foto:Sa-Rang Bae, Universidad de Corea. Crédito:Science Advances, doi:10.1126 / sciadv.abb5898 
El equipo diseñó una pantalla OLED (AMOLED) de matriz activa de gran área con un MoS 2 backplane a través de una secuencia de procesos. Primero formaron una matriz de transistores de película delgada (TFT) en un MoS delgado 2 película, luego depositó un OLED RGB en el electrodo de drenaje de los TFT y despegó la pantalla del portador para transferirla a la mano humana (el objetivo). Durante el proceso, sintetizaron un MoS bicapa 2 película en un SiO de 4 pulgadas 2 / Oblea de Si a través de la deposición de vapor químico orgánico metálico (MOCVD). Luego recubrieron un sustrato de tereftalato de polietileno (PET) con óxido de aluminio mediante deposición de capa atómica y transfirieron el MoS 2 película del SiO 2 / Oblea de Si a este sustrato de PET para producir un MoS 2 matriz de transistores con una configuración de backplane de conducción. La estructura resultante era única y estaba encapsulada con óxido de aluminio para mejorar los contactos metálicos y la movilidad del portador. La pantalla AMOLED a todo color controlaba uniformemente los píxeles OLED RGB, donde cada píxel conectado a una línea de datos y escaneo y todo el circuito de visualización funcionaba en un diseño de matriz activa. Choi y col. controló la corriente de píxeles en función de las señales de drenaje y puerta del transistor para cambiar el brillo del OLED. A continuación, podrían transformar la pantalla ultrafina del sustrato de vidrio portador a una superficie curva sin degradación del dispositivo.
El funcionamiento dinámico de la pantalla de matriz activa a través de un circuito de control externo. Crédito:Science Advances, doi:10.1126 / sciadv.abb5898 
El equipo examinó las curvas de salida de corriente-voltaje para determinar las características de drenaje de los TFT para ilustrar la relación entre la corriente de drenaje (I DS ) y los voltajes de polarización (V DS y V GS ). La homogeneidad del MoS cultivado con MOCVD 2 La película permitió una alta uniformidad para aplicaciones de visualización estables. Las propiedades del dispositivo fueron consistentes en todas las muestras, permitiendo que un solo píxel funcione en AMOLED a todo color, mientras que la eficiencia no disminuyó. El equipo midió la luminiscencia más alta a 460, 530, y 650 nm para el azul, OLED verdes y rojos.
Con una polarización de pulso de puerta repetida de +10 voltios, el OLED mostró una rápida transición entre los estados de encendido y apagado, aunque el tiempo de respuesta fue limitado por el sistema de medición, el tiempo de demora fue corto. La modulación de la puerta no se produjo durante el estado apagado y el estado del píxel se mantuvo estable, proporcionando un funcionamiento eficiente a prueba de fugas del TFT. La corriente de píxeles también aumentó drásticamente con el aumento del sesgo de la puerta (V GRAMO ) durante el estado de encendido para alcanzar un voltaje de umbral de 5 voltios en los OLED RGB.
Las propiedades de un solo píxel integrado con el transistor MoS2 y los OLED RGB. (A) Ilustración esquemática de los píxeles de la unidad RGB integrados con el transistor MoS2 en una conexión en serie para la configuración de matriz activa. (B) Propiedades de conmutación de píxeles controladas mediante un sesgo de puerta de -10 y 10 V con sesgos de datos fijos de 4 V (rojo) y 10 V (azul). (C) Fotografía digital del cambio de luminancia en los OLED RGB en un rango de polarización de puerta de 4 a 9 V, donde el brillo de cada OLED era estable y controlado por la señal de puerta del transistor MoS2. (D a F) La corriente de píxeles (eje y izquierdo) y la luminancia (eje y derecho) en función de la señal de puerta. Crédito de la foto:Sa-Rang Bae, Universidad de Corea. Crédito:Science Advances, doi:10.1126 / sciadv.abb5898 
El equipo confirmó el rendimiento de los píxeles RGB individuales utilizando los transistores e integró una matriz de 18 x 18 (324 píxeles) a los datos y las líneas de puerta del circuito de la placa posterior del transistor para formar una pantalla AMOLED a todo color. Controlaron cada píxel a través de la línea de la matriz y mantuvieron una luminiscencia de luz constante en cada píxel individual en las pantallas OLED. Los píxeles OLED RGB mostraron un brillo consistente y uniforme debido al control estable de la puerta y las señales de datos. Choi y col. condujo las matrices de píxeles RGB secuencialmente a través de un circuito de unidad externo configurado en una estructura de píxeles de tira comercial que representa los caracteres 'R', 'GRAMO', y B'.
La baja rigidez del dispositivo ultradelgado evitó el deterioro de las propiedades ópticas y eléctricas durante reflejos de deformación mecánica sustancial, después de su transferencia a una mano humana. Basado en las características de corriente-voltaje ( I-V ), el nivel actual no cambió durante el encogimiento de la piel o los ejercicios de estiramiento de la piel y el estado de encendido tampoco fluctuó durante la operación de visualización de matriz activa. Si bien la estabilidad del dispositivo aún está en desarrollo, el equipo tiene como objetivo realizar más ingeniería para mejorar el MoS 2 película para aplicaciones prácticas como wearable, Pantalla AMOLED a todo color.
Pantalla AMOLED portátil a todo color basada en circuitos de placa posterior MoS2. Fotografías digitales de la pantalla de matriz activa a todo color durante (A) el estado "todo encendido"; (B) el funcionamiento dinámico de la pantalla de matriz activa, donde la puerta y las señales de datos se controlaron individualmente utilizando el circuito externo; y (C) la aplicación de la pantalla ultrafina en una mano humana, donde la pantalla fue deformada por dos modos mecánicos basados en el movimiento de la mano, a saber, modo de compresión (centro) y modo de tracción (derecha). (D) Gráficos de la corriente de píxeles unitarios en función del voltaje de datos a valores VG de 4 V (estado desactivado), 6 V, y 9 V en el compresivo (azul), plano (rojo), y modo de tracción (verde). En cada polarización de puerta aplicada (VG), Se observa un cambio insignificante en la corriente de píxeles bajo varios modos de deformación, lo que permite un funcionamiento estable de AMOLED en la mano humana. (E) Variación de corriente en estado normalizada de la pantalla ultrafina en la mano humana durante la deformación mecánica. Crédito de la foto:Minwoo Choi, Universidad de Yonsei. Crédito:Science Advances, doi:10.1126 / sciadv.abb5898
De este modo, Minwoo Choi y sus colegas desarrollaron un delgado (2 pulgadas), Pantalla AMOLED portátil a todo color con matrices de 18 x 18 utilizando MoS 2 TFT de backplane basados en Construyeron la matriz de transistores directamente en un MoS bicapa 2 película cultivada usando MOCVD y observó una alta movilidad del portador y una relación de encendido / apagado. El equipo controló la emisión de luz de los píxeles OLED RGB aplicando un voltaje de puerta de entre 4 y 9 voltios. Utilizaron un sustrato de plástico ultrafino (PET) combinado con materiales semiconductores 2-D para fabricar directamente OLED para un excelente rendimiento eléctrico, óptico, y rendimiento mecánico. Este sistema experimental se puede mejorar para la integración en dispositivos portátiles y electrónicos más allá de los materiales orgánicos convencionales y rígidos existentes.
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