近日,清华大学微电子所任天令教授课题组在《自然-通讯》 (Nature Communications)上在线发表了题为《光谱可调的柔性全石墨烯基场控发光器件》(“A spectrally tunable all-graphene-based flexible field-effect light-emitting device”) 的研究论文,首次揭示了可通过电压调控发光波长的发光器件。不同于传统固定波长的LED,这一新型器件的发光波长(在单一器件内)可以在750nm至 450nm之间连续可调,突破了现有显示器件的颜色合成方式,有望对当代显示、照明和通讯技术产生革命性影响。
迄 今为止,所有的LED器件一旦制备完成,其发光波长就是固定的。传统显示或照明技术通过调整几种固定颜色(典型器件使用红、绿、蓝三基色)发光单元的亮 度,来实现颜色的表示或白光的合成。石墨烯材料由于具有独特的物理性质,在可控光子/光电子器件等课题中被广泛应用;但由于其零带隙和非发光复合率高的特 性,石墨烯基发光器件是国际学术界的一个难题。
任天令教授课题组创新性的通过激光直写技术,在氧 化石墨烯和还原石墨烯的界面处获得了半还原态的srGO材料。该材料兼备石墨烯的高导电性和氧化石墨烯的宽带隙特征。通过构建面内栅极结构,对栅极施加电 压可以调制srGO的费米能级,从而实时调控石墨烯LED发光的中心波长。该论文首次实现了波长/色彩可调的LED,在获得优异的颜色保真度的同时,还可 以使得显示器件内的发光单元数目显著减小,从而极大地优化驱动电路并降低功耗。该LED还具有亮度高和可制成柔性器件的特点,是现代LED显示、照明和通 信技术的理想元件,该成果在相关领域具有深远的意义。论文的审稿人评价道:“这项工作有望在发光器件领域拓展新的研究方向”、“这项工作令人激动人心且具 有影响力。”
近年来,任天令教授致力于石墨烯等二维电子器件的研究,尤其关注突破传统器件限制的新型器件,在新型石墨烯基存储器、声学器件和传感器件等方面已获得了多项创新成果,如柔性透明石墨烯耳机和低功耗石墨烯阻变存储器等,为新一代微纳电子器件技术奠定基础。
任天令教授简介:
清华大学微电子研究所,长江学者特聘教授,国家杰出青年基金获得者。Email:RenTL@tsinghua.edu.cn
1971年出生于山东省济南市,1997年博士毕业于清华大学现代应用物理系,2003年起为清华大学微电子所教授,2011年至2012年为美国Stanford大学电子工程系访问教授。
近年来承担国家自然科学重点基金、国家重大科技专项、科技部863计划、科技部973计划等多项重要科研项目。主要研究方向为新型微纳电子器件与集成系统技 术,包括二维电子器件、新型存储器、微纳传感器与系统、柔性微电子器件与系统等。在国内外学术期刊和会议发表论文300余篇,包括SCI期刊论文160余 篇,国际微电子领域顶级学术会议IEDM论文10篇;获得国内外发明专利50余项。
担任IEEE电子器件学会理事、中国微米纳米技术学会理事、中国仪器仪表学会微纳器件与系统技术分会常务理事、IEEE电子器件学会Distinguished Lecturer、IEDM技术委员会委员、Scientific Reports编委等重要学术任职。
研究方向:
1. 二维电子器件及其它新型纳电子器件
(1) 基于石墨烯的阻变存储器;
(2) 基于石墨烯的声学器件;
(3) 基于二维材料(石墨烯、硫化钼、黑磷、拓扑绝缘体等)的集成器件;
(4) 基于磁阻效应(GMR、TMR等)或自旋调控的新型器件
2. 新型传感器与集成微系统(MEMS)
(1) 微声学器件与系统;
(2) 用于无线通信的射频滤波器、微天线、微电感等;
(3) 集成微传感器(压力、温度、加速度、红外传感器等);
(4) 面向医疗、生化、环境应用的新型传感器与微系统
3. 新型半导体存储技术
(1) 阻变存储器RRAM;
(2) 铁电存储器FeRAM与FeFET
4. 微纳电子关键新技术
(1) 柔性微纳电子技术;
(2) 芯片能量控制关键新技术
(本文参考自清华官网)
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