Ohuita ja pieniä ledejä

Jokin aika sitten joukko ranskalaisia tutkimuslaitoksia kertoi kehittäneensä ensimmäinen yhden molekyylin ledin. Se muodostettiin yhdestä polytiofeeni langasta, joka oli tunnelointimikroskoopin kärjen ja kultapinnan välissä.

University of Washington tutkijat ovat puolestaan rakentaneet ohuimman ledin, jota voidaan käyttää valolähteenä käytännön elektroniikassa. Se perustuu kaksiulotteiseen ja joustavaan volframi-diselenide (WSe2) puolijohteeseen.

Valmistettu ledi on vain kolmen atomin paksuinen mutta mekaanisesti riittävän luja ja niiden tuottama valo voidaan nähdä standardeilla mittalaitteilla. Näin pienillä ledeillä voisi olla käyttöä mikrosirujen sisäisessä optisen tiedonsiirron sovelluksissa.

Koska tutkijat käyttivät grafeenin historiasta tunnettua teippimenetelmää arkkien tekoon jatkossa he pyrkivät löytämään tehokkaampia keinoja luoda ohuita ledejä sekä tutkia mitä tapahtuu, kun näitä materiaaleja pinotaan eri tavoin päällekkäin.

Myös ryhmä MIT:n tutkijoita on käyttänyt volframi-diseleniä luodakseen rakenteita, jotka pystyvät hyödyntämään tai emittoimaan valoa. Tämä konsepti voi johtaa ohuisiin, kevyisiin ja joustaviin aurinkokennoihin, ledeihin ja muihin optoelektroniikan laitteisiin.

Tyypillisesti diodit tehdään seostamalla muita atomeja osaksi isäntämateriaalin kiderakennetta. Se on peruuttamaton prosessi, jolla voi tehdä p-tyypin tai n-tyypin puolijohdemateriaalia.

Uudella materiaalilla, p-tyypin tai n-tyypin toiminnot saadaan aikaan tuomalla äärettömän ohut kalvo hyvin lähelle metallielektrodia. Elektrodin jännitettä vaihtamalla positiiviseksi tai negatiiviseksi materiaali vaihtuu helposti ja nopeasti p-tyypistä n-tyyppiin.

Periaatteessa WSe2-materiaali voidaan muokata tuottamaan erilaisia kaistaerojen arvoja, joten pitäisi olla mahdollista tuottaa ledejä, jotka tuottavat mitä tahansa väriä - jotakin, joka on vaikea tehdä perinteisillä materiaaleilla.

Diodien lisäksi ryhmä on tuottanut samoja menetelmiä käyttäen p- ja n-tyypin transistoreita ja muita elektronisia komponentteja. Tällaisella transistorilla voisi olla merkittävä etu nopeudessa ja virrankulutuksessa koska ne ovat niin ohuita.

Aiheesta aiemmin:

Nanomateriaalit tehostavat ledien valontuottoa