目前，許多由有機(jī)材料制造的電子和光電子材料都具備良好的柔韌度，易于改變形狀。與此同時，不易形變的無機(jī)化合物在制造光學(xué)、電氣和機(jī)械元件方面展現(xiàn)出了強(qiáng)大的性能。但由于技術(shù)原因，二者卻很難優(yōu)勢互補(bǔ)，功能優(yōu)異的無機(jī)化合物半導(dǎo)體也因不易塑形的特點(diǎn)而遇到了發(fā)展障礙。
幸好，氮化鎵與石墨烯的結(jié)合，部分實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合這一理想目標(biāo)，一種能“變形”的發(fā)光二極管（LED）材料已經(jīng)誕生。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，由韓國首爾大學(xué)伊圭哲（音譯）教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將微型的氮化鎵棒植于石墨烯薄膜表面，制成了一種可彎曲和伸縮的LED材料，這意味著，可彎曲變形的顯示器等LED產(chǎn)品或許將廣泛出現(xiàn)在我們的生活之中了。研究成果細(xì)節(jié)刊登在由美國物理聯(lián)合會（AIP）出版的《應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)·材料》雜志上。
超薄石墨烯薄膜的特性使其成為該小組理想的基板材料，它具備優(yōu)異的柔韌性和卓越的機(jī)械強(qiáng)度，甚至能在超過1000℃高溫的環(huán)境下保持杰出的物理和化學(xué)穩(wěn)定性。穩(wěn)定且不活躍的石墨烯表面提供了少量的成核位置，有利于氮化鎵在石墨烯表面生長成理想的三維微型棒狀結(jié)構(gòu)。
“而微觀甚至納米結(jié)構(gòu)下的氮化鎵，由于易于高密度集成并具備杰出的變色發(fā)光能力，得到了材料研究界的廣泛關(guān)注。”伊圭哲補(bǔ)充道，“當(dāng)它們與石墨烯基板結(jié)合后，就能極好地承受機(jī)械形變，進(jìn)一步提升應(yīng)用價(jià)值。”
為了真正用氮化鎵在石墨烯基板上制造出微型LED，研究小組使用了一種于2002年自主發(fā)明的無催化劑的有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD)。伊圭哲表示：“這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是要在維持高結(jié)晶度的情況下控制摻雜，使其形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)和量子結(jié)構(gòu)并垂直對齊生長于底層基板上。”
隨后，研究小組將特制而成的氮化鎵LED細(xì)棒植入石墨烯表面進(jìn)行了測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種能彎曲的LED在通電后具有優(yōu)異且可靠的發(fā)光能力，甚至在1000次彎折測試后，材料的發(fā)光性能依舊沒有明顯的退化。也許不久后，可隨意折疊變形的LED屏幕就會出現(xiàn)在大街小巷，甚至穿戴在我們自己身上。
這項(xiàng)成果無疑是一項(xiàng)重大技術(shù)突破，也為下一代電子和光電器件找到了大規(guī)模、低成本工業(yè)化生產(chǎn)的可能手段。而石墨烯薄膜在材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，也將會催生更多強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的卓越材料，拉近我們與新時代的距離。
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