電子應用程序的開發(fā)可以采用許多新形式，包括可折疊和可穿戴的顯示器，以監(jiān)控人體健康并充當醫(yī)療機器人。此類設備依靠有機發(fā)光二極管(OLED)進行優(yōu)化。然而，由于其在常規(guī)電子格式中的受限使用，開發(fā)具有高機械柔韌性的半導體材料仍然具有挑戰(zhàn)性。在關于科學進步的新報告中，崔敏佑和大韓民國電子工程與材料科學團隊的科學家們開發(fā)了一種可穿戴的全彩色OLED顯示器，該顯示器使用基于二維(2-D)材料的背板晶體管。他們在薄板上設計了一個18×18的薄膜晶體管陣列將二硫化鉬(MoS 2)膜轉移到氧化鋁(Al 2 O 3)/ 聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)表面。崔等。然后在設備表面上沉積紅色，綠色和藍色OLED像素，并觀察到2-D材料具有出色的機械和電氣性能。該表面可以驅動電路以控制OLED像素以形成超薄的可穿戴設備。

科學家和工程師必須在可穿戴電子領域進行大量研究，以開發(fā)專注于柔性設備和超薄基板的智能電子系統(tǒng)。此類材料的固有局限性促使人們使用替代性半導體材料(例如MoS 2)以包含在具有相對較高性能的薄膜晶體管(TFT)和邏輯電路中。這些材料被稱為過渡金屬二鹵化物，它們?yōu)榭纱┐麟娮釉O備的底板電路提供獨特的電，光和機械性能。研究人員最近開發(fā)了MoS 2具有復雜的紅色，綠色和藍色(RGB)顏色的晶體管是實際顯示器的基本要求。在這項工作中，Choi等。他開發(fā)了一種大面積的MoS 2 TFT陣列，可在2英寸RGB OLED中工作324個像素，其中全色顯示器顯示了有源矩陣配置。RGB OLED由不同的光電特性制成，因此該團隊設計了背板TFT來控制每個彩色像素。實驗裝置有望作為可穿戴顯示器，并在人體皮膚上穩(wěn)定發(fā)揮功能，而不會產生不良影響。該團隊在當前工作中采用了異質材料設計來形成光電器件。

大面積有源矩陣OLED(AMOLED)顯示器

該團隊通過一系列過程設計了帶有MoS 2背板的大面積有源矩陣OLED(AMOLED)顯示器。他們首先在MoS 2薄膜上形成了一個薄膜晶體管(TFT)陣列，然后將RGB OLED沉積在TFT的漏極上，并將顯示器從載體上剝離下來，以將其轉移到人的手(目標)上。 。在此過程中，他們通過金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)在4英寸SiO 2 / Si晶片上合成了MoS 2雙層膜。然后，他們使用原子層沉積法用氧化鋁涂覆聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材，并從SiO 2轉移MoS 2膜/ Si晶片至此PET基板，以生產具有驅動背板配置的MoS 2晶體管陣列。所得的結構是獨特的，并用氧化鋁封裝以改善金屬接觸和載流子遷移率。全色AMOLED顯示器均勻地控制RGB OLED像素，其中每個像素都連接到數(shù)據(jù)和掃描線，并且整個顯示電路均采用有源矩陣設計。崔等。根據(jù)晶體管的漏極和柵極信號控制像素電流，以改變OLED的亮度。然后，他們可以將超薄顯示器從載體玻璃基板轉變?yōu)榍?，而不會降低設備質量。

穩(wěn)定的顯示應用

該團隊檢查了電流-電壓輸出曲線，以確定TFT的漏極特性，以說明漏極電流(I DS)與偏置電壓(V DS和V GS)之間的關系。MOCVD生長的MoS 2膜的均勻性可實現(xiàn)高度均勻性，以實現(xiàn)穩(wěn)定的顯示應用。器件特性在所有樣品中均保持一致，從而允許單個像素在全色AMOLED中運行，而效率并未降低。該團隊測量了藍色，綠色和紅色OLED在460、530和650 nm處的最高發(fā)光度。

在+10伏的??重復柵極脈沖偏置下，盡管響應時間受到測量系統(tǒng)的限制，但延遲時間卻很短，OLED在開和關狀態(tài)之間呈現(xiàn)出快速過渡。在截止狀態(tài)期間不會發(fā)生柵極調制，并且像素狀態(tài)保持穩(wěn)定，從而為TFT提供了有效的防漏操作。在導通狀態(tài)期間，像素電流還會隨著柵極偏壓(V G)的增加而急劇增加，從而跨RGB OLED達到5伏的閾值電壓。

概念驗證—可穿戴電子設備

該團隊確認了使用晶體管的各個RGB像素的性能，并將18 x 18陣列(324像素)集成到了晶體管底板電路的數(shù)據(jù)線和柵極線上，從而形成了全色AMOLED顯示器。他們通過矩陣線控制每個像素，并在OLED顯示器的每個像素中保持一致的發(fā)光。由于對柵極和數(shù)據(jù)信號的穩(wěn)定控制，RGB OLED像素顯示出一致且均勻的亮度。崔等。通過外部驅動電路依次驅動RGB像素陣列，該外部驅動電路配置為代表字符“ R”，“ G”和“ B”的商用帶狀像素結構。

超薄設備的低剛度可防止在將其轉移到人手后發(fā)生明顯的機械變形反射時，光學和電學性能下降。基于電流-電壓特性(IV)，在皮膚收縮或皮膚拉伸運動期間，電流水平不變，并且在有源矩陣顯示操作期間，導通狀態(tài)也沒有波動。盡管設備的穩(wěn)定性仍在開發(fā)中，但該團隊的目標是進行進一步的工程設計，以改進MoS 2膜的實際應用，使其成為可穿戴的全色AMOLED顯示器。

這樣，Minwoo Choi及其同事使用基于MoS 2的背板TFT 開發(fā)了具有18 x 18陣列的薄型(2英寸)可穿戴全色AMOLED 顯示器。他們直接在雙層MoS 2上構建晶體管陣列用MOCVD法生長的薄膜，并觀察到高的載流子遷移率和開/關比。該團隊通過施加4至9伏之間的柵極電壓來控制RGB OLED像素的發(fā)光。他們使用超薄塑料基板(PET)與2-D半導體材料相結合，直接制造OLED，以實現(xiàn)出色的電氣，光學和機械性能。除了現(xiàn)有的常規(guī)和剛性有機材料外，還可以改進此實驗系統(tǒng)，以集成到可穿戴和電子設備中。