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氮化镓与石墨烯结合研制成可伸缩光学材料

导读: 幸好,氮化镓与石墨烯的结合,部分实现了强强联合这一理想目标,一种能“变形”的发光二极管(LED)材料已经诞生。

   目前,许多由有机材料制造的电子和光电子材料都具备良好的柔韧度,易于改变形状。与此同时,不易形变的无机化合物在制造光学、电气和机械元件方面展现出了强大的性能。但由于技术原因,二者却很难优势互补,功能优异的无机化合物半导体也因不易塑形的特点而遇到了发展障碍。

  幸好,氮化镓与石墨烯的结合,部分实现了强强联合这一理想目标,一种能“变形”的发光二极管(LED)材料已经诞生。据报道,由韩国首尔大学伊圭哲(音译)教授领导的研究小组将微型的氮化镓棒植于石墨烯薄膜表面,制成了一种可弯曲和伸缩的LED材料,这意味着,可弯曲变形的显示器等LED产品或许将广泛出现在我们的生活之中了。研究成果细节刊登在由美国物理联合会(AIP)出版的《应用物理学快报·材料》杂志上。

  超薄石墨烯薄膜的特性使其成为该小组理想的基板材料,它具备优异的柔韧性和卓越的机械强度,甚至能在超过1000℃高温的环境下保持杰出的物理和化学稳定性。稳定且不活跃的石墨烯表面提供了少量的成核位置,有利于氮化镓在石墨烯表面生长成理想的三维微型棒状结构。

  

  “而微观甚至纳米结构下的氮化镓,由于易于高密度集成并具备杰出的变色发光能力,得到了材料研究界的广泛关注。”伊圭哲补充道,“当它们与石墨烯基板结合后,就能极好地承受机械形变,进一步提升应用价值。”

  为了真正用氮化镓在石墨烯基板上制造出微型LED,研究小组使用了一种于2002年自主发明的无催化剂的有机金属化学气相沉积法(MOCVD)。伊圭哲表示:“这项技术的关键是要在维持高结晶度的情况下控制掺杂,使其形成异质结构和量子结构并垂直对齐生长于底层基板上。”

  随后,研究小组将特制而成的氮化镓LED细棒植入石墨烯表面进行了测试,结果发现,这种能弯曲的LED在通电后具有优异且可靠的发光能力,甚至在1000次弯折测试后,材料的发光性能依旧没有明显的退化。也许不久后,可随意折叠变形的LED屏幕就会出现在大街小巷,甚至穿戴在我们自己身上。

  这项成果无疑是一项重大技术突破,也为下一代电子和光电器件找到了大规模、低成本工业化生产的可能手段。而石墨烯薄膜在材料领域的广泛应用,也将会催生更多强强联合的卓越材料,拉近我们与新时代的距离。

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