Onderzoekers ontwikkelen transparante led met halfgeleider van drie atomen dik

Wetenschappers van de Amerikaanse Berkeley-universiteit hebben een transparante led ontwikkeld van enkele millimeters breed, waarvan het halfgeleidende materiaal slechts drie atomen dik is. Dit zou uiteindelijk kunnen worden gebruikt voor 'onzichtbare' beeldschermen.

De led maakt gebruik van monolagen van verschillende materialen halfgeleiders, waaronder molybdeendisulfide en wolfraamdisulfide, die elk een andere kleur licht afgeven. Die verbindingen behoren tot de categorie transitiemetaal-dichalcogenides, de halfgeleidende equivalenten van grafeen. Ze vormen net als grafeen monolagen, maar dan van drie atomen in plaats van één atoom dik. Het lastige bij halfgeleiders die uit deze monolagen bestaan, is dat er niet veel materiaal is om efficiënte contactpunten te maken voor de elektroden.

De onderzoekers hebben dit probleem opgelost door gebruik te maken van een enkel contactpunt op de halfgeleider. Het halfgeleidende materiaal vormt de source en is geplaatst op gedoteerd silicium, dat als gate dienstdoet. Daaronder zit een laag van siliciumoxide dat het gate-oxide vormt. De elektrodes zijn van indiumtinoxide gemaakt, dat eveneens optisch transparant is. Als wisselstroom wordt gebruikt en de polariteit wisselt, zijn de positieve en de negatieve ladingen gelijktijdig aanwezig in de halfgeleider, waarna licht ontstaat en de elektronen dus energie verliezen in de vorm van een foton.

De wetenschappers van de Universiteit van Californië stellen dat de toegepaste materialen zo dun en flexibel zijn, dat een scherm dat uit de leds bestaat, transparant kan worden gemaakt en geen moeite zal hebben met hoekige oppervlakken. Volgens de onderzoekers kan deze led, die op het moment nog een proof-of-concept is, uiteindelijk gebruikt worden op plaatsen waar onzichtbare beeldschermen nodig zijn. Het scherm kan dan als het ware op een muur of op iemands huid worden gedrukt. In dat laatste geval betreft het bijvoorbeeld lichtgevende tatoeages.

De onderzoekers erkennen dat er nog heel wat uitdagingen moeten worden overwonnen en onderzoek nodig is voordat deze leds daadwerkelijk praktisch inzetbaar zijn. Zo ligt de efficiëntie van de led nog op één procent, terwijl commercieel gebruikte leds veelal een efficiëntie van rond de dertig procent hebben. Hoewel de dikte heel gering kan blijven, kunnen de leds volgens onderzoekers uiteindelijk toch een hoge lichtintensiteit bereiken door de lengte en breedte van de leds relatief groot te maken.

Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications, onder de titel 'Large-area and bright pulsed electroluminescence in monolayer semiconductors'.

Reacties (57)

[Verwijderd]

Zo'n mooi baanbrekend onderzoek publiceren, en dan gepaard laten gaan met foto's van een kwaliteit waar mijn oude telefoon nog van schrikt.

Echt transparante leds gaan natuurlijk wel zorgen voor ongekende mogelijkheden, helemaal als je dit gaat combineren met LCD technieken. Ik denk aan een raam in de woonkamer dat met LCD wordt verduisterd, en met deze led's wordt 'omgebouwd' tot beeldscherm.

[PizZa_CalZone]

Gaat het niet over een ontzettend klein object van maar een paar atomen dik? Nu ben ik geen kenner, maar zelfs met de beste electronenmicroscopen is het toch lastig hier een foto van te maken? Vermoedelijk praten we niet over een telefoon-snapshot maar over een afbeelding gemaakt met een apparaat van een paar miljoen.

[Reactie gewijzigd door PizZa_CalZone op 1 augustus 2024 11:25]

[Finraziel]

Wetenschappers van de Amerikaanse Berkeley-universiteit hebben een transparante led ontwikkeld van enkele millimeters breed

Dat hij superplat is maakt niet zoveel uit, de andere dimensies zijn groter.

Edit: In de bron staan meer en betere foto's, inclusief schaal om aan te geven hoe groot of klein het is waar je naar kijkt.

[Reactie gewijzigd door Finraziel op 1 augustus 2024 11:25]

[Alfredo]

Het object op de foto is zo'n 3mm breed (zie figuur 4 in de paper). Enkel bij de halfgeleider spreken we over atomen. Een betere foto zou dus wel mogelijk moeten zijn.

[hydex]

En stel dat ze het nu expres wazig hebben gemaakt om zo geen geheimen prijs te geven...

[Lethalshot]

Dit komt omdat ze de foto is een cleanroom hebben gemaakt. Hier is meestal brak geel licht aanwezig, en al helemaal geen goede locale belichting. Een standaard camera mag ook niet zomaar mee naar binnen, omdat daar allemaal stof op/in zit. Ze kunnen dus ook alleen met een verouderde camera en in slechte lichtomstandigheden daar fotograferen.

[Tourmaline]

Je gaat natuurlijk nu nog niet erg gedetailleerde foto's tonen, zodat iemand anders ermee vandoor gaat.

[koelpasta]

Ik denk aan een raam in de woonkamer dat met LCD wordt verduisterd, en met deze led's wordt 'omgebouwd' tot beeldscherm.

Zat ik ook aan te denken.
Het is dan wel zo dat het LCD gedeelte redelijk wat licht zal blokkeren als ie uitstaat. Hierdoor krijg je minder zonlicht in die ruimte.

[EjjE101]

Nou idd.

[cdwave]

Een paar honderd transparante LED panelen opstapelen, en we hebben eindelijk een echte 3D display. Een levensecht aquarium voor wie (van) lichtgevende vissen houdt...

[Finraziel]

Wordt natuurlijk wel een probleem als het eigenlijk maar 99% lichtdoorlatend is... Zet 300 van die schermen voor elkaar en het is nog maar 4,9% lichtdoorlatend.

[koelpasta]

Een paar honderd transparante LED panelen opstapelen, en we hebben eindelijk een echte 3D display.

Leuk voor een screensaver maar in de praktijk gaat dit niet goed werken omdat de leds doorschijnend zijn.
Hierdoor zie je leds achter andere leds terwijl die achterste leds onzichtbaar moeten zijn als er iets voor staat.
Verder zal al het beeld transparant zijn en daardoor zie je de omgeving door het beeld heen.
Je krijgt eigenlijk hetzelfde als een led-cube.

[Lordfox73]

Een transparant scherm klinkt wel heel leuk, maar je kunt wel contrast issues krijgen denk ik. Dus dan moeten we ook weer op zoek naar blackleds...

[Verwijderd]

Transparante scherm bestaan al een poosje hoor. LG, Samsung en nog meer zijn er al jaaaaaaren mee bezig en ze
zijn ook al op de markt.
https://www.notebookcheck...ch_Transparent_OLED_2.jpg

[Lordfox73]

Eh... oh, ok :-)

Heb zo'n ding nooit in het echt gezien. Ik kan me echter voorstellen dat bepaalde kleuren àchter het scherm het beeld kunnen verstoren. Maar misschien is dat wel helemaal niet zo...

[WillySis]

Kan kloppen.
Ze zijn maar korte tijd in de verkoop geweest en waren schrikbarend duur. Inmiddels zijn ze niet meer te koop.

[Crp]

Ik heb ze van LG 1x in het echt gezien op een stand van Siemens in Duitsland, best wel indrukwekkend. Ook was er een scherm te zien van enkele millimeters dik die aan 2 kanten verschillende beelden toonden.

[ADT_Phantom]

Het verstoren van de kleuren door licht van achter de tv zou je kunnen oplossen door 2 lagen te gebruiken. Achter de kleur een zwarte pixel maken die dus geen licht door laat

[Pater91]

Kan me zelfs herinneren dat naturalis ( museum ) al van die dingen had toen ik een jaar of 10 was, 16 jaar geleden inmiddels. De resolutie, kijkhoek en contrast waren niet geweldig, maar het was wel transparant.

[Adaolin]

Misschien in combinatie met van dat soort "bril en zonnebril in één" glazen?
Het bestaat al wel: https://youtu.be/XINEWeNEeDQ?t=1m32s
Doe zoiets met een zwarte kleurstof (en een beetje aan de zijkanten) en ik denk dat je wel contrast kan creëren.

[Gamebuster]

"black LEDs"? Vergeten dat LCD bestaat?

[Mastermind]

Ja zwart licht
Kwestie van hetzelfde als anti-geluid in je noise cancelling koptelefoon.
Zo kun je anti-licht maken, gewoon de lichtgolven inverteren.

[T-men]

Geluidsgolven beïnvloeden elkaar. Licht doet dat niet. Je kunt met licht dus geen licht doven.
Zoiets als 'anti-licht' bestaat alleen in sience-fiction.

[victor.van.acht]

Tuurlijk kan dat wel. Laser-interferometrie maakt juist gebruik van het uitdoven (en versterken) van licht. Het probleem is alleen dat de processing-tijd die je beschikbaar hebt bij audio nog in de orde van tientallen microseconden is, terwijl de processing-tijd die je beschikbaar ZOU hebben bij licht femto of ato-secondes is.

Dus het is meer een praktisch probleem dan een theoretisch: Licht zijn gewoon elektromagnetische golven, dus als je een zender met antenne ZOU hebben die een willekeurig signaal op die frequentie ZOU kunnen uitzenden, kun je ook prima een licht laten uitdoven.

[Maar pas op: net zoals bij audio werkt het uitdoven maar op een bepaalde plek (destructieve interferentie), terwijl je op een andere plek juist versterking hebt (constructieve interferentie). De afstand tussen die 2 plekken heeft iets te maken met de golflengte van hetgeen je probeert uit te doven. Voor audio dus iets van een meter tot een paar centimeter (daarom moet je voor audio dus je hoofd stil houden, of een koptelefoon opzetten). Voor licht is die afstand dus iets van honderden nanometers.
Dus een "zaklamp" die voor elke plek "zwart licht" uitstraalt kan inderdaad niet. (Net zoals dat bij audio ook niet kan).]

[mcmd]

Toch wel, zie https://nl.m.wikipedia.org/wiki/Interferentie_(natuurkunde)

[batjes]

Licht is niet slechts een deeltje, zijn ook golven. Zolang je het niet observeert terwijl je de anti-licht aan hebt staan moet het werken zodra we het uitvinden

[dehardstyler]

Het scherm kan dan als het ware op een muur of op iemands huid worden gedrukt. In dat laatste geval betreft het bijvoorbeeld lichtgevende tatoeages.

Ik heb altijd al een Teletubbie willen zijn. TV op je buik FTW!
En ik heb nog geluk dat hij dan breedbeeld is ook.

[aicaramba]

Gewoon een scherm op je netvlies ipv zo'n stomme VR bril..

[supersnathan94]

Wel jammer dat het er dan weer op lijkt alsof ie uit het beeldbuis tijdperk komt.

[Reactie gewijzigd door supersnathan94 op 1 augustus 2024 11:25]

[odiw]

We komen nu echt wel in de buurt

What a time to be alive

[Gamebuster]

Dat wordt wel trainen voor je flatscreen

[Ruw ER]

Dit zijn wel echt ontwikkelingen voor de toekomst. Als deze schermen goed genoeg worden kunnen ze uiteraard ook in consumentenelektronica, kan die telefoon of smartwatch nog dunner. Misschien over 20 jaar wel de opvolger van microled.

[tareqy]

MicroLED is in de jaar 2000 uitgevonden, Samsung en Sony hebben TV prototypen al gedemonstreerd. Over 20 jaar de opvolger van MicroLED zijn is een stretch.

[batjes]

en LCD in de 18de eeuw. Heeft letterlijk eeuwig geduurt voordat we het als TV's zijn gaan gebruiken.

[Finraziel]

TV geïntegreerd in je raam? Dit als laagje om beeld te maken, laagje er achter om te blinderen (wat al lang kan)... lijkt me wel wat

[Technomania]

Ik zie een mogelijkheid voor toepassing als brillenglazen tegen bijv. nachtblindheid.

Zal mij benieuwen.

[hiostu]

Hoe zie je dat dan precies voor je? Bedoel je dan dat je de beelden van een camera versterkt en projecteerd vanuit de glazen? Ik ben zelf niet zo bekend met nachtblindheid, dus ik ben benieuwd naar de oplossing die je voorstelt.

[Technomania]

Mooie woordspeling gebruik je.

Zie het voor me als een soort Nightvision maar dan zonder zo'n grote toeter op je neus te hebben...

Of nog beter, de koplampen van tegenliggers realtime neutraliseert.

Zelf heb ik wel last van nachtblindheid. Bij een tegenligger zie ik vaak 1-2 seconden niks meer.

[hiostu]

Het probleem lijkt mij daar dat je het beeld heel erg dicht op je oog hebt. Om dat scherp te zien zal het lastig zijn. Daarom heeft bijvoorbeeld de HoloLens een projector en WaveGuides. Die combinatie zorgt ervoor dat het lijkt alsof het licht vanaf veraf komt door de richting. Je hoeft daardoor niet dichtbij scherp te stellen.

[Technomania]

Brillenglazen worden toch ook geslepen? (Heb niet veel verstand van de materie)

Maar als ik aan de bolle kant van mijn bril (-9) kijk zie ik alles ook stukken verder

[hiostu]

Een bril corrigieert voor licht dat van een afstand komt of juist voor dichtbij. Maar als je in de verte kijkt dan zie je dichtbij niet scherp. Of het voor of achter het scherm zit maakt niet zo veel uit.

[koelpasta]

Die toeter is er geloof ik vooral om de fotonenvermeerderaar onder te brengen.

[Verwijderd]

Wat het nut is van een onzichtbaar scherm ontgaat me volledig

[deighton]

Perfect voor oa HUD's in alle soorten en maten of in augmented reality toepassingen.

[rvdv12773]

Altijd je telefoon kwijt

[Liberteque]

Is nu al... heb een rood hoesje en een rode bank. Perfecte cloacking.. strakjes dus ook op alle andere meubels

[OddesE]

Ook gewoon voor de aanblik. Stel je op kantoor of op school voor dat je gewoon door de monitoren die niet in gebruik zijn heen kan kijken. Geeft een veel opener lokaal waar je elkaar tenminste kunt zien (kan ook een nadeel zijn).

[WillySis]

Tja, je ziet hem ook niet (zolang hij uit staat).

Ik denk ook dat het tegen valt. De achtergrond is dan zichtbaar. Dat is natuurlijk op te lossen met een zwarte laag die je aan of uit kan zetten.
Je kan er wel leuke grappen mee uithalen:
https://www.youtube.com/watch?v=Go9rf9GmYpM

[nobraininvolved]

Kleding van het spul lijkt me wel wat, kun je 'opgaan in de omgeving', je kleding on the fly aanpassen naar een andere kleur of modelletje of er als een lichtpop uitzien (lichtreclame maken) (kan ook een nieuwe manier van bodypaint worden haha).

Of behang met het spul, dus 1 grote muur van ledjes waarop je alle soorten behang, kleuren, etc kunt 'projecteren'. Geen gedoe meer met opnieuw verven als je de kleur zat wordt, gewoon ff kleurtje kiezen en aanzetten.

Er zijn natuurlijk wel wat leuke dingen te verzinnen, maar de vraag is altijd hoe het gemaakt gaat worden en hoe het aan de consument aangeboden gaat worden. Het is in ieder geval wel knap dun spul

Lijkt me ook geweldig om speelgoed ermee te bewerken...dan kan ik 's avonds, als de kids klaar zijn met spelen, met een druk op de knop, alle speelgoed in de kleur van de vloer of tafel maken zodat het allemaal gecamoufleerd is...scheelt een hoop opruimen voor de kids (en voor mij).
If you cant beat them, join them ^^

[Reactie gewijzigd door nobraininvolved op 1 augustus 2024 11:25]

[Metallize]

Kijk dat wordt de volgende stap in de grafische desktop markt , schermen met een 4k resolutie en 400px diepte resolutie ... ( 4k/400px) das de toekomst , niet de 3d met 3d brillen

[XeNoN62]

Nog even en dan komt het erg dichtbij bij Minority Report

[RoffaboyS]

Doet mij denken aan de telefoon die Tony Stark gebruikte in Ironman 2 als er zulke telefoons gaan komen