Une équipe de recherche, dirigé par le professeur Kyoung-Duck Park du département de physique de l'UNIST a réussi à étudier et à contrôler les propriétés physiques des rides nanométriques naturellement formées dans les semi-conducteurs bidimensionnels (2D). C'est grâce à leur spectroscopie de photoluminescence adaptative hyperspectrale à pointe améliorée (a-TEPL) précédemment développée. Il s'agira d'un grand pas en avant dans le développement écrans ultra-flexibles.

Les rides sont une déformation structurelle inévitable dans les matériaux semi-conducteurs 2D, ce qui donne lieu à une hétérogénéité spatiale des propriétés des matériaux, selon l'équipe de recherche. Une telle déformation structurelle a longtemps été considérée comme l'un des principaux défis techniques dans la fabrication de semi-conducteurs, car cela nuirait à l'uniformité de la structure, électrique, et les propriétés optiques des semi-conducteurs. Outre, parce que la taille de ces rides est assez petite, l'analyse précise de leur structure, optique, et les propriétés excitoniques ont été impossibles avec des outils spectroscopiques conventionnels. "Des approches récentes d'ingénierie des contraintes ont permis d'ajuster certaines de ces propriétés, pourtant, il n'y a eu aucune tentative pour contrôler la contrainte induite des rides nanométriques naturellement formées, tout en étudiant simultanément leurs propriétés nano-optiques modifiées, " a noté l'équipe de recherche.

Dans cette étude, l'équipe de recherche a présenté une approche de nano-imagerie hyperspectrale TEPL, combiné à un contrôle de déformation nano-optomécanique, pour étudier et contrôler les propriétés nano-optiques et -excitoniques des rides naturellement formées dans un WSe2 ML. Cette approche leur a permis de révéler les propriétés électroniques modifiées et les comportements des excitons au niveau de la ride, associée à la contrainte de traction uniaxiale induite au sommet. Basé sur ceci, l'équipe de recherche a pu exploiter la structure des rides en tant que plate-forme d'ingénierie des contraintes à l'échelle nanométrique. Le contrôle précis de la pointe de la force atomique leur a également permis de concevoir les propriétés excitoniques des ML TMD dans les régions nano-locales de manière entièrement réversible, a noté l'équipe de recherche.

L'équipe de recherche a en outre présenté une plate-forme plus systématique pour le contrôle dynamique des nano-émissions de la ride en démontrant des modes de commutation et de modulation programmables dans le temps et dans l'espace. "Nous envisageons que notre approche donne accès à des applications potentielles dans les dispositifs nanophotoniques quantiques, telles que des sources nano-optiques lumineuses pour diodes électroluminescentes, commutateur/multiplexeur nano-optique pour circuits intégrés optiques, et dispositifs à condensat à excitons, ", a déclaré l'équipe de recherche.

Pendant ce temps, Professeur Ki Kang Kim et Dr Soo Ho Choi de l'Université Sungkyunkwan, et le professeur Hyun Seok Lee de l'Université nationale de Chungbuk ont ​​participé à la production de matériaux semi-conducteurs 2D utilisés dans l'étude. Le professeur Geunsik Lee et le Dr Yongchul Kim du département de chimie de l'UNIST ont également participé au calcul théorique des résultats.

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la version en ligne de Matériaux avancés , avant l'impression, le 11 mai 2021. Il a également été sélectionné comme couverture du numéro d'avril 2021 de la revue. Outre, la technologie source de cette ingénierie de déformation nanomécanique a obtenu un brevet officiel.