?2015年，加州大學柏克萊分校（UC Berkeley）電機工程及計算機科學學院的Ali Javey教授，于科學期刊（Science）發(fā)表了一篇論文，揭示了利用單層半導體（monolayer semiconductor）制成超薄LEDs的可能性。但當時的技術，若將單層半導體的尺寸擴大，其厚度也會同時增加，真正應用有限。

而日前，其團隊表示已成功制成能擴展長與寬同時而不影響厚度，且僅有三個原子厚的LEDs 。新的研究結果已發(fā)表于《自然通訊》期刊（ Nature Communications ）上。

LEDs

當對LEDs施加電壓時，電子會達到激發(fā)態(tài)（excited state），然后當其在接觸點與電洞相遇時，會衰變回到基態(tài)（ground state），同時將能量以光的形式釋放出來。這便是LEDs的運作方式。因此，在提升LEDs發(fā)光效率上最困難的問題在于，如何讓自由電子與電洞更有效率的接觸。尤其是當半導體的尺寸僅有單層厚時，其中可以運用的材料并不多，使得難度更加提高。

單層半導體

而研究人員以過渡金屬二硫屬化物（Transition-metal dichalcogenides ，簡稱TMDCs）制成單層半導體，此種材料具有類似于石墨烯的半導體特性，被認為是下一代的重要光電材料。然后于半導體的上下放置閘極（Gate）及源極（Source）制成LEDs ，當交流電在閘極與源極間接通時，自由電子與電洞會同時出現(xiàn)于在中間的單層半導體，進而使其將能量以光釋放出來。

▲? 此LEDs的構型。（圖：Ali Javey ）

未來發(fā)展

目前此LEDs仍有許多地方需要持續(xù)改進，尤其其能源效率目前僅有1%，遠不及市售的的25～30%。但如同其研究團隊中的博士后研究員Der-Hsien Lien所說：“此材料相當?shù)谋∏揖哂袕椥裕虼丝梢灾瞥赏该髑覒糜趶澢砻嫔稀?。目前透明顯示器已成為科技界的新目標，此研究結果將會有相當大的影響。

此外，目前已有研究透過化學氣相沉積法（chemical vapor deposition）大量制成高質量的TMDCs，因此有望借由其特性解決目前集成電路面臨的物理極限問題。