I display a diodi a emissione di luce (LED) "bendy" e le celle solari realizzate con micro-barre semiconduttori composti inorganici si stanno avvicinando di un passo alla realtà, grazie al grafene e al lavoro di un team di ricercatori in Corea.

Attualmente, la maggior parte dei dispositivi elettronici e optoelettronici flessibili sono fabbricati utilizzando materiali organici. Ma i semiconduttori composti inorganici come il nitruro di gallio (GaN) possono fornire molti vantaggi rispetto ai materiali organici per l'uso in questi dispositivi, inclusi quelli ottici superiori, proprietà elettriche e meccaniche.

Uno dei principali ostacoli che finora ha impedito l'uso di semiconduttori composti inorganici in questi tipi di applicazioni è stata la difficoltà di coltivarli su substrati flessibili.

Nel diario Materiali APL , da AIP Publishing, un team di ricercatori della Seoul National University (SNU) guidati dal professor Gyu-Chul Yi descrive il loro lavoro coltivando micro-barre di GaN sul grafene per creare LED trasferibili e consentire la fabbricazione di dispositivi pieghevoli ed estensibili.

"Le microstrutture e le nanostrutture GaN stanno attirando l'attenzione all'interno della comunità di ricerca come dispositivi emettitori di luce a causa della loro emissione di luce a colori variabili e delle proprietà di integrazione ad alta densità, " ha spiegato Yi. "Quando combinato con substrati di grafene, queste microstrutture mostrano anche un'eccellente tolleranza alla deformazione meccanica."

Perché scegliere il grafene per i substrati? I film di grafene ultrasottili sono costituiti da strati debolmente legati di atomi di carbonio disposti esagonali tenuti insieme da forti legami covalenti. Ciò rende il grafene un substrato ideale "perché fornisce la flessibilità desiderata con un'eccellente resistenza meccanica ed è anche chimicamente e fisicamente stabile a temperature superiori a 1, 000°C, " disse Yi.

È importante notare che per la crescita delle micro-barre di GaN, la superficie molto stabile e inattiva del grafene offre un piccolo numero di siti di nucleazione per la crescita del GaN, che migliorerebbe la crescita tridimensionale dell'isola di micro-barre di GaN sul grafene.

Per creare i LED della microstruttura GaN effettivi sui substrati di grafene, il team utilizza un processo di deposizione chimica da vapore metallo-organico (MOCVD) privo di catalizzatori sviluppato nel 2002.

"Tra i criteri chiave della tecnica, è necessario mantenere alta la cristallinità, controllo sul doping, formazione di eterostrutture e strutture quantistiche, e crescita allineata verticalmente su substrati sottostanti, "Dice Yi.

Quando il team ha messo alla prova la piegabilità e l'affidabilità dei LED a micro-barra GaN fabbricati su grafene, hanno scoperto che "i LED flessibili risultanti hanno mostrato un'intensa elettroluminescenza (EL) ed erano affidabili:non c'era un degrado significativo nelle prestazioni ottiche dopo 1, 000 cicli di piegatura, " ha osservato Kunook Chung, l'autore principale dell'articolo e uno studente laureato presso il Dipartimento di Fisica della SNU.

Questo rappresenta un enorme passo avanti per i dispositivi elettronici e optoelettronici di prossima generazione, consentendo l'uso di processi di produzione su larga scala ea basso costo.

"Sfruttando le pellicole di grafene di dimensioni maggiori, le eterostrutture ibride possono essere utilizzate per fabbricare vari dispositivi elettronici e optoelettronici come display a LED flessibili e indossabili per uso commerciale, " disse Yi.