Cette représentation graphique montre les couches de la LED 2-D et comment elle émet de la lumière. Crédit :U de Washington
(Phys.org) —L'électronique la plus moderne, des téléviseurs à écran plat et des smartphones aux technologies portables et aux écrans d'ordinateur, utiliser de minuscules diodes électroluminescentes, ou LED. Ces LED sont basées sur des semi-conducteurs qui émettent de la lumière avec le mouvement des électrons. À mesure que les appareils deviennent plus petits et plus rapides, il y a plus de demande pour de tels semi-conducteurs qui sont plus petits, plus fort et plus économe en énergie.
Des scientifiques de l'Université de Washington ont construit la LED la plus fine connue pouvant être utilisée comme source d'énergie lumineuse dans l'électronique. La LED est basée sur deux dimensions, semi-conducteurs flexibles, permettant d'empiler ou d'utiliser dans des applications beaucoup plus petites et plus diverses que ne le permet la technologie actuelle.
"Nous sommes capables de fabriquer les LED les plus fines possibles, seulement trois atomes d'épaisseur mais mécaniquement fort. Ces LED minces et pliables sont essentielles pour les futurs appareils électroniques portables et intégrés, " dit Xiaodong Xu, un professeur assistant de l'UW en science et ingénierie des matériaux et en physique.
Xu avec Jason Ross, un étudiant diplômé en science et ingénierie des matériaux de l'UW, co-auteur d'un article sur cette technologie paru en ligne le 9 mars dans Nature Nanotechnologie .
La plupart des appareils électroniques grand public utilisent des LED tridimensionnelles, mais celles-ci sont 10 à 20 fois plus épaisses que les LED développées par l'UW.
"Ce sont 10, 000 fois plus petit que l'épaisseur d'un cheveu humain, pourtant la lumière qu'ils émettent peut être vue par un équipement de mesure standard, " a déclaré Ross. " C'est un énorme pas en avant de miniaturisation de la technologie, et parce que c'est un semi-conducteur, vous pouvez faire presque tout ce qui est possible avec l'existant, technologies silicium tridimensionnelles, " dit Ross.
La LED de l'UW est fabriquée à partir de feuilles plates du semi-conducteur moléculaire connu sous le nom de diséléniure de tungstène, un membre d'un groupe de matériaux bidimensionnels qui ont été récemment identifiés comme les semi-conducteurs connus les plus minces. Les chercheurs utilisent du ruban adhésif ordinaire pour extraire une seule feuille de ce matériau d'épaisses, des pièces superposées selon une méthode inspirée du prix Nobel de physique 2010 décerné à l'Université de Manchester pour isoler des flocons de carbone d'une épaisseur d'un atome, appelé graphène, à partir d'un morceau de graphite.
En plus des applications émettant de la lumière, cette technologie pourrait ouvrir des portes pour l'utilisation de la lumière comme interconnexions pour faire fonctionner des puces informatiques à l'échelle nanométrique au lieu de dispositifs standard qui fonctionnent à partir du mouvement des électrons, ou l'électricité. Ce dernier processus crée beaucoup de chaleur et gaspille de l'énergie, alors qu'envoyer de la lumière à travers une puce pour atteindre le même objectif serait très efficace.
Il s'agit d'une vue rapprochée d'une seule couche d'atomes du matériau semi-conducteur, diséléniure de tungstène, sur l'oxyde de silicium. La capacité de voir le contraste de la couche unique d'atomes sur le fond montre à quel point ces matériaux interagissent avec la lumière. Crédit :U de Washington
"Une solution prometteuse est de remplacer l'interconnexion électrique par des interconnexions optiques, qui maintiendra la bande passante élevée mais consommera moins d'énergie, " Xu a déclaré. "Notre travail permet de faire des dispositifs hautement intégrés et économes en énergie dans des domaines tels que l'éclairage, communication optique et nano-lasers."
L'équipe de recherche travaille sur des moyens plus efficaces de créer ces LED minces et examine ce qui se passe lorsque des matériaux bidimensionnels sont empilés de différentes manières. En outre, il a été démontré que ces matériaux réagissent avec la lumière polarisée de nouvelles manières qu'aucun autre matériau ne peut, et les chercheurs continueront également à poursuivre ces applications.
