研究人员开发出一种制造柔性微型LED的新方法

美国德克萨斯大学达拉斯分校官网近日报道,该校研究人员及其国际同事开发出一种创造可折叠、扭曲、切割以及粘贴到不同表面上的柔性微型LED的新方法。

LED是“Light Emitting Diode”的缩写,中文译为“发光二极管”,是一种可以将电能转化为光能的半导体器件。

LED广泛应用于从刹车灯到广告牌的一系列产品,由于轻薄、节能并可发光各种类型的光线,所以成为了电子设备背光和显示的理想元件。

微型LED(Micro LED),可小到2微米并捆绑成任何尺寸,比其他的LED分辨率更高。这个尺寸使它们非常适合诸如智能手表的小型设备,但它们还可捆绑到一起在平板电视及其他较大型的显示器中工作。然而,所有尺寸的LED都是易碎的,而且通常只能在平面上使用。

创新

为了满足可弯曲、可穿戴的电子产品的需求,美国德克萨斯大学达拉斯分校的研究人员及其国际同事开发出一种创造可折叠、扭曲、切割以及粘贴到不同表面上的微型LED的新方法。

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柔性微型LED可以被扭曲(左)或者折叠(右)。(图片来源:德克萨斯大学达拉斯分校)

这项研究于6月份在线发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上,为新一代柔性可穿戴技术铺路。

技术

德克萨斯大学达拉斯分校材料科学与工程系教授、这项研究的通讯作者 Moon Kim 表示:“这项研究最大的好处在于,我们创造出一款几乎可安装到任何表面上的可拆卸的LED。你可以将它转移到你的衣服甚至橡胶上,这是主要的创意。即使你弄皱它,它仍然可以继续工作。如果你将它切开,那么还可以继续使用半个LED。”

埃里克·琼森工程与计算机科学学院以及自然科学与数学学院的研究人员通过一项称为“远程外延(remote epitaxy)”的技术协助开发出这款柔性LED,这项技术涉及在蓝宝石晶圆或者衬底上生产一薄层LED晶体。

一般来说,LED会遗留在晶圆上。为了使其可拆卸,研究人员在衬底上增加了一层不粘层,举例来说,其作用类似于羊皮纸保护烤盘的方式,可以更容易移走曲奇饼干。增加的这一层,由单个碳原子厚度的薄片石墨烯组成,防止LED晶体与晶圆粘在一起。

Kim教授采用德克萨斯大学达拉斯分校纳米表征设备的原子级分辨率的扫描/透射电子显微镜监督LED的物理分析。他表示:“石墨烯没有与LED材料形成化学键,所以它增加了一层,使我们可以从晶圆上剥下LED,并将它们粘贴到任何表面上。”

位于韩国的同事们将LED粘贴到曲面以及随后被扭曲、弯曲和弄皱的材料上,对其展开实验室测试。在另外一个演示中,他们将LED粘贴到具有不同腿部姿势的乐高玩具人腿上。

Kim表示,弯曲和切割不会影响LED的品质和电子特性。

价值

这款易弯曲的LED具有多种可能的用途,包括柔性照明、服装以及可穿戴生物医疗设备。从制造的角度来看,这种制造技术提供了另外一项优势:因为LED能在不损坏下层晶圆衬底的情况下被移除,所以晶圆可以重复使用。

Kim表示:“你可以多次使用一个衬底,而它将拥有相同的功能。”

在目前正在开展的研究中,研究人员也将这项制造技术应用于其他类型的材料。

Kim表示:“这非常令人振奋。这个方法不只局限于一种材料。它适合各种材料。” [IntelligentThings]

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