作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 基于大面积二硫化钼背板的全彩AMOLED显示器
(一)基于高性能二氧化硅的背板在4英寸载体玻璃基板上的示意图，其中在二氧化硅薄膜上应用氧化铝覆盖层以实现氮掺杂效应(左上)，在超薄聚合物基板上应用有源矩阵全色显示器(右上)，并且在人手上测试大面积全色显示器(右下)
与二氧化硅晶体管集成的有源矩阵全色像素阵列的方案，其中每个像素通过栅极、数据和阴极互连器连接，用于线寻址控制
(三)4英寸载体玻璃基板上有源矩阵显示器的数字照片，插图显示了开启时的全彩显示
(四)超薄聚合物基板上大面积全色显示的数码照片，展示了超薄材料的低弯曲刚度所带来的柔性机械性能
图片来源:延世大学蔡敏宇
学分:科学进步，doi: 10
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abb5898 电子应用的发展可以采取许多新的形式，包括可折叠和可穿戴的显示器，以监测人类健康和充当医疗机器人
这种器件依靠有机发光二极管来优化
然而，由于半导体材料在传统电子形式中的受限使用，开发具有高机械柔性的半导体材料仍然是具有挑战性的
在一份关于科学进步的新报告中，崔敏宇和一组韩国电子工程和材料科学的科学家开发了一种可穿戴的全色有机发光二极管显示器，该显示器使用了基于二维(2-D)材料的背板晶体管
他们在二硫化钼薄膜上设计了一个18×18的薄膜晶体管阵列，并将其转移到氧化铝/聚对苯二甲酸乙二醇酯表面
Choi等人
然后在器件表面沉积红色、绿色和蓝色的有机发光二极管像素，观察二维材料的优异的机械和电性能
该表面可以驱动电路来控制有机发光二极管像素，从而形成超薄、可穿戴的设备
科学家和工程师必须在可穿戴电子领域进行广泛的研究，以开发专注于柔性器件和超薄基板的智能电子系统
这种材料的固有局限性促使人们使用替代半导体材料，如二硫化钼，用于薄膜晶体管和具有相对高性能的逻辑电路
这些材料被称为过渡金属二元化合物，它们为可穿戴电子设备的背板电路提供独特的电、光和机械特性
研究人员最近开发了具有复杂的红、绿、蓝(RGB)颜色的二硫化钼晶体管，作为实际显示器的基本和基本要求
在这项工作中，崔等人
开发了一个大面积的二硫化钼薄膜晶体管阵列，在一个2英寸的三基色有机发光二极管中运行324个像素，其中全彩色显示器展示了一个有源矩阵配置
三原色有机发光二极管由不同的光电特性制成，因此研究小组设计了背板薄膜晶体管来控制每个彩色像素
该实验装置有望作为一种可佩戴的显示器，并在人体皮肤上稳定运行而没有不利影响
该团队在目前的工作中使用异质材料设计来形成光电子学
二硫化钼晶体管和三基色有机发光二极管的器件特性
4英寸载体玻璃衬底上二硫化钼晶体管的转移曲线，其中18 cm2 v1s 1的平均迁移率足以运行三基色有机发光二极管
(二)二硫化钼晶体管的伏安特性随着栅极偏压从+4增加到7伏，插图显示了二硫化钼晶体管
(三)324个样品中二硫化钼晶体管迁移率的统计分析
红绿蓝有机发光二极管的伏安特性(左y轴)和亮度(右y轴)是外加偏压的函数，插图显示了每种有机发光二极管颜色的发射
三基色有机发光二极管像素的电致发光光谱
照片信用:韩国大学飒让裴
学分:科学进步，doi: 10
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abb5898 大面积有源矩阵有机发光二极管显示器 该团队通过一系列工艺设计了一种带有二硫化钼背板的大面积有源矩阵有机发光二极管显示器
他们首先在二硫化钼薄膜上形成薄膜晶体管阵列，然后在薄膜晶体管的漏电极上沉积一个三基色有机发光二极管，并从载体上剥离显示器，将其转移到人手(目标)上
在这个过程中，他们通过金属有机化学气相沉积在4英寸的二氧化硅/硅晶片上合成了双层二氧化硅薄膜
然后，他们使用原子层沉积在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上涂覆氧化铝，并将二氧化硅薄膜从二氧化硅/硅晶片转移到该PET衬底上，以产生具有驱动背板配置的二氧化硅晶体管阵列
所得结构是独特的，并用氧化铝封装，以改善金属接触和载流子迁移率
全色AMOLED显示器统一控制RGB OLED像素，其中每个像素连接到一条数据线和一条扫描线，并且整个显示电路以有源矩阵设计运行
Choi等人
基于晶体管的漏极和栅极信号控制像素电流，以改变有机发光二极管的亮度
然后，他们可以将超薄显示器从载体玻璃基板转变为曲面，而不会造成器件退化
有源矩阵显示器通过外部电路控制的动态操作
学分:科学进步，doi: 10
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abb5898 稳定的显示应用 研究小组检查了电流-电压输出曲线，以确定薄膜晶体管的漏极特性，从而说明漏极电流和偏置电压之间的关系(VDS和VGS)
金属有机化学气相沉积生长的二硫化钼薄膜的均匀性允许稳定显示应用的高均匀性
所有样品的器件特性都是一致的，允许单个像素在全色AMOLED中工作，同时效率没有降低
该团队测量了蓝色、绿色和红色有机发光二极管在460、530和650纳米处的最高发光强度
在+10伏的重复栅极脉冲偏压下，有机发光二极管显示出在开和关状态之间的快速转换，尽管响应时间受到测量系统的限制，但是延迟时间很短
在关闭状态期间没有发生栅极调制，并且像素状态保持稳定，提供了薄膜晶体管的有效防漏操作
在导通状态期间，像素电流也随着栅极偏置的增加而显著增加，以达到跨越RGB有机发光二极管的5伏的阈值电压
集成二硫化钼晶体管和三基色有机发光二极管的单个像素的特性
(一)与二硫化钼晶体管串联集成的用于有源矩阵配置的RGB单位像素的示意图
在4伏(红色)和10伏(蓝色)的固定数据偏置下，使用10伏和10伏的栅极偏置来控制像素开关特性
(三)在4至9 V的栅极偏压范围内，三基色有机发光二极管亮度变化的数码照片，其中每个有机发光二极管的亮度是稳定的，并由二氧化硅晶体管的栅极信号控制
作为栅极信号的函数的像素电流(左y轴)和亮度(右y轴)
照片信用:韩国大学飒让裴
学分:科学进步，doi: 10
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abb5898 概念验证—可穿戴电子设备 该团队使用晶体管确认了单个RGB像素的性能，并将18×18阵列(324像素)集成到晶体管背板电路的数据线和栅极线上，以形成全色AMOLED显示器
他们通过矩阵线控制每个像素，并在有机发光二极管显示器的每个像素中保持一致的发光
由于栅极和数据信号的稳定控制，RGB OLED像素显示出一致和均匀的亮度
Choi等人
通过配置在代表字符“R”、“G”和“B”的商用条形像素结构中的外部驱动电路顺序驱动RGB像素阵列
超薄器件的低刚度防止了在机械变形反射过程中光学和电学性能的恶化——在转移到人手后
基于电流-电压特性，电流水平在皮肤收缩或皮肤拉伸练习期间没有变化，并且在有源矩阵显示操作期间导通状态也没有波动
虽然该器件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改进，将二硫化钼薄膜作为一种可穿戴的全色AMOLED显示器应用于实际应用
基于MoS2背板电路的可穿戴全色AMOLED显示器
全彩色有源矩阵显示器在“全开启”状态下的数码照片；有源矩阵显示器的动态操作，其中门和数据信号使用外部电路单独控制；和(3)超薄显示器在人手上的应用，其中显示器通过基于手运动的两种机械模式变形，即压缩模式(中心)和拉伸模式(右侧)
在压缩(蓝色)、平坦(红色)和拉伸(绿色)模式下，单位像素电流作为4伏(关闭状态)、6伏和9伏的VG值下的数据电压的函数的曲线图
在每个施加的栅极偏置(VG)下，在各种变形模式下观察到可忽略的像素电流变化，这使得AMOLED能够在人手上稳定操作
(五)机械变形过程中人手超薄显示器的归一化导通电流变化
图片来源:延世大学蔡敏宇
学分:科学进步，doi: 10
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abb5898 通过这种方式，明宇和他的同事开发了一种超薄(2英寸)、可穿戴的全色AMOLED显示器，该显示器采用基于MoS2的背板薄膜晶体管，具有18 x 18阵列
他们直接在用金属有机化学气相沉积法生长的双层二硫化钼薄膜上构建晶体管阵列，并观察到高载流子迁移率和开/关比
研究小组通过施加4到9伏的栅极电压来控制有机发光二极管像素的发光
他们使用超薄塑料衬底与二维半导体材料相结合，直接制造具有优异电、光和机械性能的有机发光二极管
这个实验系统可以被改进以集成到可穿戴和电子设备中，超越现有的传统和刚性有机材料
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