Bølgede transistorer, der får lodret bredde uden at øge deres aftryk på chip til fremtidige fleksible skærme

Fleksible skærme med ultrahøj opløsning har fordele for næste generations mobilelektronik, såsom medicinsk diagnostisk udstyr, der er særlig opmærksomhed. KAUST har udviklet en unik transistorarkitektur, der øger skærmkredsløbets ydeevne.

Fladskærme implementeret i smarture, mobile enheder og fjernsyn er afhængige af plane transistorkredsløb for at opnå høj opløsning og hurtig billeddannelse. I disse kredsløb, tyndfilmstransistorer, fungerer som kontakter styre den elektriske strøm, der aktiverer individuelle billedelementer, eller pixels, bestående af lysdioder (lysdioder) eller flydende krystaller.

Fremtidige skærme forventes at tilbyde en endnu bedre visuel oplevelse gennem stigninger i opløsning og billedhastighed. Mens transistorminiaturisering kan øge opløsningen, en større felt-effekt-mobilitet af kanalmaterialet kan opfylde begge disse behov. Det gør dette gennem sin evne til at lette elektron- og hulstrømme mellem kontakter under påført spænding, som derefter tillader transistorer at skifte hurtigere og indtage et mindre pixelområde.

Til dato, amorfe oxid-halvledere, såsom zinkoxid og indium-gallium-zinkoxid, har leveret transistorkanaler med beskeden mobilitet. At nedskalere disse transistorer er dyrt og introducerer fejl kendt som kortkanalseffekter, der øger deres strømforbrug og forringer deres ydeevne, forklarer Muhammad Hussain, der ledede forskergruppen.

Som et alternativ, Hussains team har designet ikke-plane lodrette halvlederfinlignende strukturer, der er forbundet til siden til dannelse af bølgede transistorarrays. Forskerne valgte zinkoxid som det aktive kanalmateriale og genererede den bølgede arkitektur på et siliciumsubstrat, før de blev overført til en fleksibel blød polymerunderstøttelse ved hjælp af en proces med lav temperatur.

Takket være den lodrette orientering, forskerne udvidede transistorer med 70% uden at udvide deres besatte pixelområde, fordobling af transistorens ydelse. De bølgede arrays udviste reducerede kortkanalseffekter og højere tændspændingsstabilitet sammenlignet med deres plane ækvivalenter. I øvrigt, i et proof-of-concept-eksperiment, de kunne drive fleksible lysdioder med dobbelt så stor udgangseffekt som deres konventionelle modstykker. "Lysdioderne var lysere uden at øge strømforbruget, "siger Hussain.

Ifølge Hussain, i betragtning af overgangen fra desktop til smart telefon afslører en oplagt tendens:reduktion i størrelse og vægt fører til bedre skærme. Endnu, de fleste mennesker jonglerer med bærbare computere, tablets og smartphones. "At have en enkelt gadget med form og størrelse, der dynamisk kan omkonfigureres, er en drøm, vi arbejder hen imod, "siger han. Han bemærker, at bølgede transistorarrays repræsenterer et skridt i den retning.