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将来のウエアラブル技術を変えるフレキシブルmicroLED

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September, 8, 2020, Dallas--テキサス大学の研究者と国際協力チームは、折り畳み、捩じり、切断、スタックして様々な面にできるmicroLEDsを開発した。
 Science Advancesに発表された研究成果は次世代フレキシブル、ウエアラブル技術への道を開く上で有用である。

ブレーキライトからビルボードまでの製品に使われるLEDsは、電子デバイスのバックライトやディスプレイ用の理想的なコンポーネントである。軽量で薄く、エネルギー効率がよく、様々なタイプの照明で可視的であるからだ。2µmサイズ、どんなサイズにもバンドルできるmicroLEDsは、他のLEDsよりも解像度が高い。そのサイズは、小さな時計など小型デバイス向けに最適であるが、バンドルしてフラットスクリーンTVsや他の大きなディスプレイでも使える。しかし、あらゆるサイズのLEDsは壊れやすく、一般に平坦面にしか利用できない。

研究チームの新しいmicroLEDsは、曲げられるウエアラブルエレクトロニクス需要を満たすことを狙っている。

「この研究の最大の利点は、取り外し可能なLEDを造ったことである。これは、ほぼ何にでも取り付けられ、衣服あるいはゴムの上にも移転できる。それが中心的な思想だった。それは、たとえ皺くちゃにしても存続する。それを切断しても、そのLEDの半分を使うことができる」とDr. Moon Kimは説明している。

Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science and the School of Natural Sciences and Mathematicsの研究者も、リモートエピタキシと言う技術によりフレキシブルLEDの開発に協力した。この技術は、サファイア結晶ウエハ面、つまり基板に薄いLED結晶層を成長させることに関与している。

一般に、LEDはウエハ上に残る。それを取り外し可能にするために、研究者は、基板にノンスティック層を加えた。これは、例えば、パーチメントペーパーがベイキングシートを保護し、クッキーを簡単に取り出せるようにするのに似ている。追加した層は、1原子厚のカーボーンシート、グラフェンでできており、新しいLED結晶層がウエハに付着しないようにする。

「グラフェンは、LED材料と化学結合を形成しないので、その層を加えることでウエハからLEDsを剥がして、どんな表面にも取り付けることができる」とKimは説明している。同氏は、(T DallasのNano Characterization Facilityで、原子分解能のSEM/TEMを使い、LEDsの物理的解析を概観した。

韓国の研究者が、LEDsを湾曲面に取り付けてLEDsのラボ実験を行った。また、後で捩じったり曲げたり、皺くちゃにされる材料にも取り付けた。別のデモンストレーションでは、LEDsをLegoミニフィギュアの脚の異なる位置に取り付けた。

Kimによると、曲げたり切断したりすることはLEDの品質、電子特性に影響しない。

曲げられるLEDsは、様々な利用可能性がある。フレキシブル照明、衣服、ウエアラブル、バイオメディカルデバイス。製造的な視点からは、その製造技術は、もう一つ利点がある。LEDは下層のウエハ基板を壊すことなく除去できるので、ウエハは繰り返し使用できる。

「一つの基板を何度も使える。それは同じ機能である」(Kim)。

進行中の研究で、研究チームは、その製造技術を他のタイプの材料に適用する。

「この方法が、1つのタイプの材料に限定されないことは素晴らしい。あらゆる種類の材料に対してオープンである」とKimは話している。

(詳細は、https://www.utdallas.edu)