教育新闻网电子应用程序的开发可以采用许多新形式，包括可折叠和可穿戴的显示器，以监控人体健康并充当医疗机器人。此类设备依靠有机发光二极管(OLED)进行优化。然而，由于其在常规电子格式中的受限使用，开发具有高机械柔韧性的半导体材料仍然具有挑战性。在关于科学进步的新报告中，崔敏佑和大韩民国电子工程与材料科学团队的科学家们开发了一种可穿戴的全彩色OLED显示器，该显示器使用基于二维(2-D)材料的背板晶体管。他们在薄板上设计了一个18×18的薄膜晶体管阵列将二硫化钼(MoS 2)膜转移到氧化铝(Al 2 O 3)/ 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)表面。崔等。然后在设备表面上沉积红色，绿色和蓝色OLED像素，并观察到2-D材料具有出色的机械和电气性能。该表面可以驱动电路以控制OLED像素以形成超薄的可穿戴设备。
科学家和工程师必须在可穿戴电子领域进行大量研究，以开发专注于柔性设备和超薄基板的智能电子系统。此类材料的固有局限性促使人们使用替代性半导体材料(例如MoS 2)以包含在具有相对较高性能的薄膜晶体管(TFT)和逻辑电路中。这些材料被称为过渡金属二卤化物，它们为可穿戴电子设备的底板电路提供独特的电，光和机械性能。研究人员最近开发了MoS 2具有复杂的红色，绿色和蓝色(RGB)颜色的晶体管是实际显示器的基本要求。在这项工作中，Choi等。他开发了一种大面积的MoS 2 TFT阵列，可在2英寸RGB OLED中工作324个像素，其中全色显示器显示了有源矩阵配置。RGB OLED由不同的光电特性制成，因此该团队设计了背板TFT来控制每个彩色像素。实验装置有望作为可穿戴显示器，并在人体皮肤上稳定发挥功能，而不会产生不良影响。该团队在当前工作中采用了异质材料设计来形成光电器件。
大面积有源矩阵OLED(AMOLED)显示器
该团队通过一系列过程设计了带有MoS 2背板的大面积有源矩阵OLED(AMOLED)显示器。他们首先在MoS 2薄膜上形成了一个薄膜晶体管(TFT)阵列，然后将RGB OLED沉积在TFT的漏极上，并将显示器从载体上剥离下来，以将其转移到人的手(目标)上。 。在此过程中，他们通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)在4英寸SiO 2 / Si晶片上合成了MoS 2双层膜。然后，他们使用原子层沉积法用氧化铝涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材，并从SiO 2转移MoS 2膜/ Si晶片至此PET基板，以生产具有驱动背板配置的MoS 2晶体管阵列。所得的结构是独特的，并用氧化铝封装以改善金属接触和载流子迁移率。全色AMOLED显示器均匀地控制RGB OLED像素，其中每个像素都连接到数据和扫描线，并且整个显示电路均采用有源矩阵设计。崔等。根据晶体管的漏极和栅极信号控制像素电流，以改变OLED的亮度。然后，他们可以将超薄显示器从载体玻璃基板转变为曲面，而不会降低设备质量。
稳定的显示应用
该团队检查了电流-电压输出曲线，以确定TFT的漏极特性，以说明漏极电流(I DS)与偏置电压(V DS和V GS)之间的关系。MOCVD生长的MoS 2膜的均匀性可实现高度均匀性，以实现稳定的显示应用。器件特性在所有样品中均保持一致，从而允许单个像素在全色AMOLED中运行，而效率并未降低。该团队测量了蓝色，绿色和红色OLED在460、530和650 nm处的最高发光度。
在+10伏的重复栅极脉冲偏置下，尽管响应时间受到测量系统的限制，但延迟时间却很短，OLED在开和关状态之间呈现出快速过渡。在截止状态期间不会发生栅极调制，并且像素状态保持稳定，从而为TFT提供了有效的防漏操作。在导通状态期间，像素电流还会随着栅极偏压(V G)的增加而急剧增加，从而跨RGB OLED达到5伏的阈值电压。
概念验证—可穿戴电子设备
该团队确认了使用晶体管的各个RGB像素的性能，并将18 x 18阵列(324像素)集成到了晶体管底板电路的数据线和栅极线上，从而形成了全色AMOLED显示器。他们通过矩阵线控制每个像素，并在OLED显示器的每个像素中保持一致的发光。由于对栅极和数据信号的稳定控制，RGB OLED像素显示出一致且均匀的亮度。崔等。通过外部驱动电路依次驱动RGB像素阵列，该外部驱动电路配置为代表字符“ R”，“ G”和“ B”的商用带状像素结构。
超薄设备的低刚度可防止在将其转移到人手后发生明显的机械变形反射时，光学和电学性能下降。基于电流-电压特性(IV)，在皮肤收缩或皮肤拉伸运动期间，电流水平不变，并且在有源矩阵显示操作期间，导通状态也没有波动。尽管设备的稳定性仍在开发中，但该团队的目标是进行进一步的工程设计，以改进MoS 2膜的实际应用，使其成为可穿戴的全色AMOLED显示器。
这样，Minwoo Choi及其同事使用基于MoS 2的背板TFT 开发了具有18 x 18阵列的薄型(2英寸)可穿戴全色AMOLED 显示器。他们直接在双层MoS 2上构建晶体管阵列用MOCVD法生长的薄膜，并观察到高的载流子迁移率和开/关比。该团队通过施加4至9伏之间的栅极电压来控制RGB OLED像素的发光。他们使用超薄塑料基板(PET)与2-D半导体材料相结合，直接制造OLED，以实现出色的电气，光学和机械性能。除了现有的常规和刚性有机材料外，还可以改进此实验系统，以集成到可穿戴和电子设备中。
