Alt-i-én transparente transistorer

Små justeringer i komponentforhold genererer elektronisk forskellige lag fra det samme materiale for at skabe transparente transistorer.

Verdensomspændende efterspørgsel vokser efter transparente ledende oxider til brug i solceller, fladskærme, smarte vinduer og halvlederbaseret forbrugerelektronik. KAUST-forskere har konstrueret et zinkoxid-baseret gennemsigtigt materiale, der viser justerbare elektroniske egenskaber afhængigt af tilpasningen af ​​en ny type dopingmiddel.

Transparent elektronik er afhængig af indiumtinoxid, et gennemsigtigt og elektrisk ledende materiale, der har en ublu pris på grund af knapheden på indium. Zinkoxidbaserede materialer, såsom hafnium-doterede zinkoxidmaterialer, forventes at tilbyde overkommelige, grønne og rigelige alternativer til indiumtinoxid. Imidlertid, hafnium-doterede zinkoxidmaterialer kræver typisk høje aflejringstemperaturer og viser utilstrækkelig ydeevne til virkelige enhedsapplikationer.

Et team ledet af Husam Alshareef har udviklet en tilgang, der genererer transparente tyndfilmstransistorer fra en enkelt hafnium-zinkoxid (HZO) komposit ved blot at variere metaloxidforhold i de forskellige transistorlag.

Tyndfilmstransistorer omfatter generelt elektrode, dielektriske og kanallag, der er aflejret på et substrat fra forskellige ledende, isolerende og halvledende materialer. De kræver også forskellige reaktorer og tyndfilmsaflejringsudstyr. "De elektroniske egenskaber af HZO kan indstilles fra ledende til halvledende til isolerende på en meget kontrolleret måde ved blot at ændre zink-oxid/hafnium-dioxid-prækursorforholdet, " siger ph.d.-studerende Fwzah Alshammari, der udførte de fleste forsøg. Så hele transistoren er lavet af et binært oxid i et enkelt reaktionskammer. "Dette reducerer i sidste ende produktionsomkostningerne og tiden, som er afgørende for masseproduktion, " tilføjer hun.

All-HZO transistorerne udviser fremragende elektriske egenskaber på glas og plast, demonstrerer deres potentiale for gennemsigtige og fleksible skærme i høj opløsning. De viser også enestående ydeevne, når de er inkorporeret i kredsløb, såsom invertere og ringoscillatorer, antyder deres levedygtighed og skalerbarhed.

Holdet planlægger at fremstille mere komplekse kredsløb over større områder for at demonstrere det fulde potentiale af deres tilgang til forbrugerelektronik.