Risultati sperimentali della stampa a colori in microformato. Il dispositivo è costituito da quattro strati inclusi strati superiore e inferiore di Ag che circondano IGZO e SiO 2 strati. I pixel di colore sono stati fabbricati mediante un processo FIB dopo la deposizione di un SiO . spesso 180 nm 2 strato. Credito:Junsuk Rho (POSTECH)
La colorazione strutturale promette di essere la tecnologia di visualizzazione del futuro in quanto non sbiadisce (non utilizza coloranti) e consente display a bassa potenza senza una forte fonte di luce esterna. Però, lo svantaggio di questa tecnica è che una volta realizzato un dispositivo, è impossibile modificarne le proprietà in modo che i colori riproducibili rimangano fissi. Recentemente, un team di ricerca POSTECH ha ottenuto con successo colori vividi utilizzando chip semiconduttori, non coloranti, realizzati imitando la struttura del cervello umano.
Il gruppo di ricerca congiunto di POSTECH composto dal professor Junsuk Rho dei dipartimenti di ingegneria meccanica e ingegneria chimica, Inki Kim, uno studente di ingegneria meccanica nel MS/Ph.D. programma integrato, insieme al Professor Yoonyoung Jung e allo studente di master Juyoung Yun del Dipartimento di Ingegneria Elettrica hanno sviluppato una tecnologia in grado di modificare liberamente i colori strutturali utilizzando IGZO (Indium-Galium-Zinc-Oxide), un tipo di ossido semiconduttore. IGZO è un materiale ampiamente utilizzato non solo nei display flessibili ma anche nei dispositivi elettronici neuromorfi. Questo è il primo studio che incorpora IGZO alla nanoottica.
IGZO può controllare liberamente la concentrazione di carica all'interno di uno strato attraverso il processo di trattamento al plasma di idrogeno, controllando così l'indice di rifrazione in tutte le gamme di luce visibile. Inoltre, simulazioni ed esperimenti nanottici hanno confermato che il coefficiente di estinzione della luce visibile è vicino allo zero, consentendo così l'attualizzazione di un filtro colore trasmissibile nella forma penetrabile in grado di trasmettere colori eccezionalmente chiari con una perdita di luce estremamente bassa.
La tecnologia del filtro colore basata su IGZO sviluppata dal team di ricerca è costituita da un 4 strati (Ag-IGZO-SiO 2 -Ag) multistrato e può trasmettere colori vividi utilizzando le proprietà di risonanza di Fabry-Perot. Gli esperimenti hanno confermato che all'aumentare della concentrazione di carica dello strato IGZO, l'indice di rifrazione diminuisce, il che può modificare le proprietà di risonanza della luce che viene trasmessa selettivamente.
Questo metodo di progettazione può essere applicato non solo ai filtri colore per display di grandi dimensioni, ma anche alla tecnica di stampa a colori di micro (11 -6 , milionesimo) o nano (10 -9 , miliardesimo) dimensioni.
Per verificare questo, il team di ricerca ha dimostrato una tecnologia di stampa a colori che ha una dimensione in pixel di un micrometro (μm, un milionesimo di metro).
I risultati hanno dimostrato che i colori dei pixel di colore di dimensioni centimetriche o micrometriche possono essere regolati liberamente a seconda della concentrazione di carica dello strato IGZO. È stato inoltre confermato che il colore strutturale può essere modificato in modo più affidabile e rapido modificando l'indice di rifrazione tramite la concentrazione di carica rispetto ad altri materiali variabili convenzionali a stato solido come WO 3 o GdOx.
"Questa ricerca è la primissima applicazione di IGZO alla tecnologia dei display a colori strutturali nanottici. IGZO è il semiconduttore di ossido di nuova generazione utilizzato nei display flessibili e nei dispositivi elettronici neuromorfici, " ha affermato il professor Rho che ha guidato la ricerca. Ha aggiunto, "Si prevede che questa tecnologia, che permette di filtrare la luce trasmessa regolando la concentrazione di carica, può essere applicato al display riflettente a bassa potenza di nuova generazione e alle tecnologie di visualizzazione antimanomissione".
