2015 年，加州大學柏克萊分校（UC Berkeley）電機工程及電腦科學學院的 Ali Javey 教授，於科學期刊（Science）發表了一篇論文，揭示了利用單層半導體（monolayer semiconductor）製成超薄 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，其團隊表示已成功製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 。新的研究結果已發表於《自然通訊》期刊（ Nature Communications ）上。
LEDs
當對 LEDs 施加電壓時，電子會達到激發態（ excited state ），然後當其在接觸點與電洞相遇時，會衰變回到基態（ 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 發光效率上最困難的問題在於，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並不多，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 ）製成單層半導體，此種材料具有類似於石墨烯的半導體特性，被認為是下一代的重要光電材料。然後於半導體的上下放置閘極（ Gate ）及源極（ Source ）製成 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於在中間的單層半導體，進而使其將能量以光釋放出來。
未來發展
目前此 LEDs 仍有許多地方需要持續改進，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後研究員 Der-Hsien Lien 所說：「此材料相當的薄且具有彈性，因此可以製成透明且應用於彎曲表面上」。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沈積法（ chemical vapor deposition ）大量製成高品質的 TMDCs，因此有望藉由其特性解決目前積體電路面臨的物理極限問題。
參考資料：
- Israel, B. (2018, March 27). Atomically thin light emitting device opens the possibility for ‘invisible’ displays. Retrieved April 09, 2018. BERKELEY
- Lien, D., Amani, M., Desai, S. B., Ahn, G. H., Han, K., He, J., . . . Javey, A. (2018). Large-area and bright pulsed electroluminescence in monolayer semiconductors. Nature Communications, 9(1). doi:10.1038/s41467-018-03218-8