Los ingenieros de UC Berkeley han construido un dispositivo emisor de luz brillante que tiene un ancho de milímetros y es totalmente transparente cuando está apagado. El material emisor de luz en este dispositivo es un semiconductor monocapa, que tiene solo tres átomos de espesor.
El dispositivo abre la puerta a pantallas invisibles en paredes y ventanas, pantallas que serían brillantes cuando se enciende pero transparentes cuando se apaga, o en aplicaciones futuristas como los tatuajes que emiten luz, según los investigadores.
"Los materiales son tan delgados y flexibles que el dispositivo puede hacerse transparente y adaptarse a superficies curvas", dijo Der-Hsien Lien, becario postdoctoral en UC Berkeley y coautor junto con Matin Amani y Sujay Desai, ambos estudiantes de doctorado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación en Berkeley.
Su estudio fue publicado el 26 de marzo en la revista Comunicaciones de la naturaleza . El trabajo fue financiado por la National Science Foundation y el Departamento de Energía.
El dispositivo fue desarrollado en el laboratorio de Ali Javey, profesor de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación en Berkeley. En 2015, el laboratorio de Javey publicó una investigación en la revista ciencia que muestra que los semiconductores monocapa son capaces de emitir luz brillante, pero no llegaron a construir un dispositivo emisor de luz. El nuevo trabajo en Comunicaciones de la naturaleza superó las barreras fundamentales en la utilización de la tecnología LED en semiconductores monocapa, permitiendo que dichos dispositivos se escalen desde tamaños más pequeños que el ancho de un cabello humano hasta varios milímetros. Eso significa que los investigadores pueden mantener el grosor pequeño, pero hacer las dimensiones lateralesancho y largo grande, de modo que la intensidad de la luz puede ser alta.
Los LED comerciales consisten en un material semiconductor que se inyecta eléctricamente con cargas positivas y negativas, que producen luz cuando se encuentran. Por lo general, se usan dos puntos de contacto en un dispositivo emisor de luz basado en semiconductores; uno para inyectar partículas cargadas negativamente y otroinyectar partículas cargadas positivamente. Hacer contactos que puedan inyectar estas cargas de manera eficiente es un desafío fundamental para los LED, y es particularmente desafiante para los semiconductores monocapa ya que hay muy poco material para trabajar.
El equipo de investigación de Berkeley diseñó una forma de sortear este desafío diseñando un nuevo dispositivo que solo requiere un contacto en el semiconductor. Al colocar la monocapa semiconductora en un aislante y colocar electrodos en la monocapa y debajo del aislador, los investigadores podrían aplicaruna señal de CA a través del aislador. Durante el momento en que la señal de CA cambia su polaridad de positiva a negativa y viceversa, tanto las cargas positivas como negativas están presentes al mismo tiempo en el semiconductor, creando luz.
Los investigadores mostraron que este mecanismo funciona en cuatro materiales monocapa diferentes, todos los cuales emiten diferentes colores de luz.
Este dispositivo es una prueba de concepto, y aún queda mucha investigación, principalmente para mejorar la eficiencia. Medir la eficiencia de este dispositivo no es sencillo, pero los investigadores piensan que es aproximadamente un 1 por ciento eficiente. Los LED comerciales tienen eficiencias de alrededor de 25 a 30por ciento.
El concepto puede ser aplicable a otros dispositivos y otros tipos de materiales, el dispositivo podría algún día tener aplicaciones en varios campos donde se justifica tener pantallas invisibles. Esa podría ser una pantalla atómicamente delgada que está impresa en una pared o incluso enpiel humana.
"Aún queda mucho trabajo por hacer y es necesario superar una serie de desafíos para avanzar aún más la tecnología para aplicaciones prácticas", dijo Javey. "Sin embargo, este es un paso adelante al presentar una arquitectura de dispositivo para una fácil inyección deambas cargas en semiconductores monocapa "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Brett Israel. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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