Группа ученых, возглавляемая учеными Оксфордского университета, исследовала связь между электрическими и оптическими свойствами материалов с фазовым переходом (материалов, которые могут переходить из аморфного в кристаллическое состояние). Они обнаружили, что, помещая слой материала с фазовым переходом (GST) толщиной семь нанометров между двумя слоями прозрачного электрода, они могут использовать крошечный ток для «рисования» изображений внутри «стопки» сэндвичей.
Первоначально неподвижные изображения создавались с помощью атомно-силового микроскопа, но затем команда продемонстрировала, что такие крошечные «стопки» можно превратить в прототипы пиксельных устройств. Эти «нанопиксели» — размером всего 300 на 300 нанометров — можно электрически «включать и выключать» по желанию, создавая цветные точки, которые будут составлять строительные блоки технологии отображения чрезвычайно высокого разрешения.
Отчет об исследовании опубликован в журнале Nature на этой неделе.«Мы не намеревались изобрести новый вид дисплея», — сказал профессор Хариш Бхаскаран из отдела материаловедения Оксфордского университета, руководивший исследованием. «Мы изучали взаимосвязь между электрическими и оптическими свойствами материалов с фазовым переходом, а затем у нас возникла идея создать этот« сэндвич »из GST, состоящий из слоев толщиной всего несколько нанометров.
Мы обнаружили, что мы не только можем создавать изображения в стеке, но, к нашему удивлению, более тонкие слои GST действительно давали нам лучший контраст. Мы также обнаружили, что изменение размера слоя нижнего электрода позволило нам изменить цвет изображения ».
Хотя работа все еще находится на начальной стадии, команда Оксфорда подала заявку на патент на открытие с помощью Isis Innovation, компании по коммерциализации технологий Оксфордского университета. Сейчас Isis обсуждает дисплеи с компаниями, которые заинтересованы в оценке технологии, и с инвесторами.Слои сэндвича GST создаются с использованием техники распыления, при которой цель бомбардируется частицами высокой энергии, так что атомы из мишени осаждаются на другой материал в виде тонкой пленки.
«Поскольку слои, из которых состоят наши устройства, могут быть нанесены в виде тонких пленок, они могут быть включены в очень тонкие гибкие материалы — мы уже продемонстрировали, что этот метод работает с гибкими листами майлара толщиной около 200 нанометров», — сказал профессор Бхаскаран. «Это делает их потенциально полезными для« умных »очков, складных экранов, дисплеев на лобовом стекле и даже синтетических сетчаток, которые имитируют способности фоторецепторных клеток человеческого глаза».Пейман Хоссейни из Отделения материалов Оксфордского университета, первый автор статьи, сказал: «Наши модели настолько хороши в предсказании эксперимента, что мы можем настроить пиксели нашего прототипа для создания любого цвета, который мы хотим, включая основные цвета, необходимые для дисплей.
Одно из преимуществ нашего дизайна заключается в том, что, в отличие от большинства обычных ЖК-экранов, нет необходимости постоянно обновлять все пиксели, вам нужно будет обновлять только те пиксели, которые действительно меняются (статические пиксели остаются такими, какими они были). Это означает, что любой дисплей, основанный на этой технологии, будет иметь чрезвычайно низкое энергопотребление ».
Исследование предполагает, что гибкие дисплеи толщиной с бумагу, основанные на этой технологии, могут иметь возможность переключаться между энергосберегающим «цветным режимом чтения электронных книг» и дисплеем с подсветкой, способным отображать видео. Такие дисплеи могут быть созданы из дешевых материалов и, поскольку они будут твердотельными, обещают быть надежными и простыми в производстве. Крошечные «нанопиксели» делают его идеальным для таких приложений, как умные очки, где изображение будет проецироваться в большем размере, поскольку даже в увеличенном виде они будут предлагать очень высокое разрешение.
Профессор Дэвид Райт с инженерного факультета Университета Эксетера, соавтор статьи, сказал: «Вместе со многими другими исследователями по всему миру мы уже много лет изучаем возможность использования этих материалов GST для запоминания. но никто раньше не думал об объединении их электрических и оптических функций для создания совершенно новых видов энергонезависимых электронных цветных дисплеев с высоким разрешением, поэтому наша работа является настоящим прорывом ».В качестве материала с фазовым переходом использовался сплав Ge2Sb2Te5 (германий-сурьма-теллур или GST), расположенный между электродными слоями из оксида индия-олова (ITO).