Un equipo de ingenieros de la Universidad de California en Berkeley ha desarrollado una pantalla en base a un emisor atómico tan delgado, que es completamente imperceptible cuando se apaga; el dispositivo representa un paso importante en el desarrollo de “pantallas invisibles”.
En el año 2015, los investigadores demostraron que los semiconductores monocapa son capaces de emitir luz brillante; sin embargo, no llegaron a construir un dispositivo emisor de luz.
Ahora, al superar las barreras fundamentales que plantea el uso de la tecnología LED en semiconductores monocapa, los investigadores fueron capaces de escalar dichos dispositivos desde tamaños más pequeños que el ancho de un cabello humano hasta varios milímetros. Eso significa que pueden mantener un grosor mínimo, pero con dimensiones laterales (ancho y largo) grandes, de modo que la intensidad de la luz puede ser alta.
Los LED comerciales consisten en un material semiconductor que produce luz cuando se encuentran las cargas positivas y negativas que se inyecta eléctricamente. Típicamente, se usan dos puntos de contacto en un dispositivo emisor de luz basado en semiconductores; uno para inyectar partículas cargadas negativamente y otro para inyectar partículas con carga positiva.
Hacer contactos que puedan inyectar eficientemente estas cargas, es un desafío fundamental para los LED, y es particularmente retador para los semiconductores monocapa, ya que hay muy poco material disponible para trabajar.
El equipo de investigación de Berkeley diseñó una forma de sortear este desafío mediante el diseño de un nuevo dispositivo que sólo requiere un contacto en el semiconductor.
Al colocar la monocapa semiconductora en un aislador y colocar electrodos en la monocapa y debajo del aislador, los investigadores podrían aplicar una señal de corriente alterna a través del aislador.
Durante el momento en que la señal de corriente alterna cambia su polaridad de positivo a negativo (y viceversa), tanto las cargas positivas como negativas están presentes al mismo tiempo en el semiconductor, creando luz.
Este dispositivo es una prueba de concepto, y todavía queda mucha investigación por realizar, principalmente para mejorar la eficiencia. Medir la eficiencia de este dispositivo no es sencillo, pero los investigadores creen que es de aproximadamente 1 por ciento. Los LED comerciales tienen eficiencias de alrededor de 25 al 30 por ciento.
El investigador Ali Javey, profesor en el Departamento de Ciencias de computación e Ingeniería Eléctrica y autor principal del estudio, comentó: “Aún queda mucho por hacer y es necesario superar una serie de desafíos para avanzar aún más la tecnología en aplicaciones prácticas. Sin embargo, esto es un paso adelante al presentar una arquitectura de dispositivo para una fácil inyección de ambas cargas en semiconductores monocapa.”
El concepto puede ser aplicable a otros elementos y tipos de materiales; el dispositivo podría algún día tener aplicaciones en una serie de campos en los que se justifique tener pantallas invisibles, podría ser una pantalla atómicamente delgada que esté impresa en una pared o incluso en la piel humana.
Referencia: Large-area and bright pulsed electroluminescence in monolayer semiconductors. Nature Communications, 2018. doi:10.1038/s41467-018-03218-8