电子应用的发展可以采用许多新形式，包括可折叠和可穿戴显示器，以监测人类健康并充当医疗机器人。此类设备依靠有机发光二极管(OLED) 进行优化。然而，由于其在传统电子格式中的使用受到限制，开发具有高机械柔韧性的半导体材料仍然具有挑战性。在一份关于科学进展的新报告中，Minwoo Choi 和韩国电子工程和材料科学的科学家团队开发了一种使用二维 (2-D) 材料背板的可穿戴全彩 OLED 显示器晶体管。他们设计了一个 18×18 的薄膜晶体管阵列二硫化钼(MoS 2 ) 薄膜并将其转移到氧化铝(Al 2 O 3 )/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET) 表面。崔等人。然后在器件表面沉积红色、绿色和蓝色 OLED 像素，并观察到二维材料的优异机械和电气性能。该表面可以驱动电路来控制 OLED 像素，从而形成超薄的可穿戴设备。
科学家和工程师必须在可穿戴电子领域进行广泛的研究，以开发专注于柔性设备和超薄基板的智能电子系统。此类材料的固有限制促使使用替代半导体材料，例如 MoS 2以包含在具有相对较高性能的薄膜晶体管(TFT) 和逻辑电路中。这些材料被称为过渡金属二硫属化物，它们为可穿戴电子设备的背板电路提供独特的电学、光学和机械性能。研究人员最近开发了 MoS 2具有复杂的红色、绿色和蓝色 (RGB) 颜色的晶体管是实际显示器的基本要求。在这项工作中，Choi 等人。开发了一种大面积的 MoS 2 TFT 阵列，可在 2 英寸 RGB OLED 中操作 324 个像素，其中全彩显示器展示了有源矩阵配置。RGB OLED 具有不同的光电特性，因此该团队设计了背板 TFT 来控制每个颜色像素。该实验装置作为可穿戴显示器很有前途，并且在人体皮肤上稳定运行，没有不良影响。该团队在目前的工作中使用异质材料设计来形成光电子学。
大面积有源矩阵 OLED (AMOLED) 显示器
该团队通过一系列工艺设计了带有 MoS 2背板的大面积有源矩阵 OLED (AMOLED) 显示器。他们首先在薄的 MoS 2薄膜上形成薄膜晶体管 (TFT) 阵列，然后在 TFT 的漏电极上沉积一个 RGB OLED 并将显示器从载体上剥离以将其转移到人手(目标) . 在此过程中，他们通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)在 4 英寸 SiO 2 /Si 晶片上合成了双层 MoS 2薄膜。然后他们使用原子层沉积用氧化铝涂覆聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 基材，并将 MoS 2薄膜从 SiO 2/Si 晶片连接到该 PET 基板上，以产生具有驱动背板配置的 MoS 2晶体管阵列。由此产生的结构是独一无二的，并用氧化铝封装，以改善金属接触和载流子迁移率。全彩AMOLED显示器统一控制RGB OLED像素，每个像素连接一条数据线和一条扫描线，整个显示电路采用有源矩阵设计。崔等人。根据晶体管的漏极和栅极信号控制像素电流以改变 OLED 的亮度。然后，他们可以将超薄显示器从载体玻璃基板转换为曲面，而不会降低设备性能。
稳定显示应用
该团队检查了电流-电压输出曲线，以确定 TFT 的漏极特性，以说明漏极电流 (I DS ) 与偏置电压 (V DS和 V GS ) 之间的关系。MOCVD 生长的 MoS 2薄膜的均匀性允许稳定显示应用的高均匀性。所有样品的器件特性一致，允许单个像素在全彩 AMOLED 中运行，而效率没有降低。该团队测量了蓝色、绿色和红色 OLED 在 460、530 和 650 nm 处的最高发光。
在 +10 伏的重复栅极脉冲偏置下，OLED 表现出开和关状态之间的快速转换，尽管响应时间受到测量系统的限制，但延迟时间很短。在关断状态期间不发生栅极调制，像素状态保持稳定，为 TFT 提供有效的防漏操作。在开启状态期间，像素电流也随着栅极偏置 (V G ) 的增加而显着增加，以在 RGB OLED 上达到 5 伏的阈值电压。
该团队使用晶体管确认了单个 RGB 像素的性能，并将 18 x 18 阵列(324 个像素)集成到晶体管背板电路的数据线和栅极线，以形成全彩 AMOLED 显示器。他们通过矩阵线控制每个像素，并在 OLED 显示器中的每个单独像素中保持一致的光发光。由于栅极和数据信号的稳定控制，RGB OLED 像素显示出一致且均匀的亮度。崔等人。通过外部驱动电路依次驱动RGB像素阵列，外部驱动电路配置为商业条状像素结构，代表字符“R”、“G”和“B”。
超薄设备的低刚度防止了在大量机械变形反射期间光学和电学性能的恶化 - 在其转移到人手之后。基于电流-电压特性(IV)，在皮肤收缩或皮肤伸展运动期间电流水平没有变化，并且在有源矩阵显示操作期间导通状态也没有波动。虽然设备稳定性仍在开发中，但该团队的目标是进行进一步的工程设计，以改进 MoS 2薄膜作为可穿戴全彩 AMOLED 显示器的实际应用。
通过这种方式，Minwoo Choi 及其同事使用基于MoS 2的背板 TFT开发了一种具有 18 x 18 阵列的薄(2 英寸)、可穿戴和全彩 AMOLED显示器。他们直接在双层 MoS 2上构建了晶体管阵列使用 MOCVD 生长的薄膜并观察到高载流子迁移率和开/关比。该团队通过施加 4 到 9 伏之间的栅极电压来控制 RGB OLED 像素的发光。他们使用超薄塑料基板 (PET) 与二维半导体材料直接制造 OLED，以获得优异的电气、光学和机械性能。该实验系统可以改进以集成到可穿戴和电子设备中，超越现有的传统和刚性有机材料。