211service.com
Tranzystory przezroczyste
Organiczne wyświetlacze z diodami elektroluminescencyjnymi (OLED) znajdują się obecnie w telefonach komórkowych i aparatach cyfrowych. Ale w przyszłości producenci oczekują większych, giętkich i całkowicie przezroczystych wersji. Wyobrażają sobie jasne mapy na przyłbicach i przednich szybach, ekrany telewizyjne wbudowane w okulary i zwijane, przezroczyste ekrany komputerowe. I chociaż same diody OLED mogą być przezroczyste, aby uzyskać wyraźny wyświetlacz, tranzystory sterujące OLED lub pikselem każdego wyświetlacza również muszą być przezroczyste.
Tranzystory przezroczyste: Macierze w pełni przezroczystych tranzystorów wykonane z nanoprzewodów z tlenku indu są wytwarzane na plastikowym podłożu (czerwone linie oznaczają regiony macierzy). Tranzystory, wykonane przez naukowców z Purdue University i Northwestern University, mogą być ważnym krokiem w kierunku jasnych, elastycznych i całkowicie przezroczystych wyświetlaczy.
Naukowcy z Purdue University i Northwestern University stworzyli teraz elastyczne, przezroczyste tranzystory przy użyciu nanoprzewodów z tlenku cynku i tlenku indu. Natomiast amorficzne lub polikrystaliczne tranzystory krzemowe stosowane w istniejących wyświetlaczach nie są przezroczyste. Nowe tranzystory działają również lepiej niż ich krzemowe odpowiedniki i są łatwiejsze do wykonania na elastycznym plastiku.
Tranzystory mogą prowadzić do jaśniejszych, przezroczystych wyświetlaczy OLED, mówi profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej Purdue David Janes , który kierował pracą opublikowaną w zeszłym tygodniu Natura Nanotechnologia . Kiedy konwencjonalny nieprzezroczysty obwód tranzystorowy jest umieszczony wokół OLED, zajmuje miejsce na wyświetlaczu, które w przeciwnym razie mogłoby emitować światło. Ale, mówi Janes, można umieścić przezroczyste tranzystory pod lub na górze piksela, zwiększając obszar emitujący światło.
Aby wykonać tranzystory, Janes i jego koledzy najpierw umieszczają na szkle lub plastiku elektrodę z bramką indowo-cynkowo-cynkową. Następnie umieścili na powierzchni roztwór nanoprzewodu. Po znalezieniu odpowiednio wyrównanego nanodrutu, umieszczają elektrody źródłowe i drenażowe wykonane z tlenku indowo-cynowego po obu stronach nanodrutu. Zarówno tlenek indowo-cynkowy, jak i tlenek indowo-cynowy są materiałami przezroczystymi.
Tranzystory z nanoprzewodami charakteryzują się wysoką ruchliwością elektronów, która określa, jak szybko tranzystor może pracować i jaki prąd może przenosić. W rzeczywistości mobilność jest kilkaset razy lepsza niż w przypadku tranzystorów wykonanych z amorficznego krzemu, który jest szeroko stosowany w elektronice do wyświetlaczy. Dzięki temu tranzystory mogłyby być mniejsze i szybsze, mówi Janes. Jak mówi, bardziej kompaktowe tranzystory oznaczałyby jeszcze większy obszar pikseli. Co więcej, tranzystory z nanoprzewodami są znacznie łatwiejsze do wykonania na plastiku niż tranzystory krzemowe, ponieważ nie wymagają obróbki w wysokiej temperaturze.
Grupy badawcze stworzyły niedawno przezroczyste tranzystory z cienkich warstw tlenku cynku lub tlenku indu albo z nanorurek węglowych. (Zobacz Tanie, przezroczyste i elastyczne wyświetlacze .) Obie technologie napotykają na wyjątkowe problemy. Chociaż tranzystory z nanorurek węglowych mają znacznie lepszą ruchliwość elektronów i są silniejsze niż nowe tranzystory z nanoprzewodami, nie są one całkowicie przezroczyste, ponieważ potrzebują maleńkich metalowych styków do połączenia nanorurek z elektrodami. Z drugiej strony, tranzystory cienkowarstwowe są łatwiejsze do wytworzenia na różnych powierzchniach, ale mają znacznie mniejszą ruchliwość.
W przypadku nowych tranzystorów wydajność pod względem mobilności, elastyczności i przejrzystości jest bardzo imponująca, mówi John Wager , profesor elektrotechniki i informatyki pracujący w dziedzinie przezroczystej elektroniki na Uniwersytecie Stanowym Oregon. Teraz najważniejsze pytanie, mówi, brzmi: czy to wszystko można przełożyć na realną zdolność produkcyjną?
W tej chwili nie ma metody kontrolowania, gdzie nanodruty osadzają się na powierzchni ani jak się układają. W eksperymentalnych demonstracjach rzucasz kilka tysięcy nanorurek i masz nadzieję, że jedna ustawi się w pożądanym kierunku, mówi Wager. Ale losowe umieszczanie nanoprzewodów na powierzchni nie zadziała, jeśli chce się produkować tranzystory do dużych wyświetlaczy.
Rzeczywiście, mówi Janes, trzeba mieć jakiś sposób na umieszczenie żądanej liczby nanodrutów w wybranym miejscu. W tym momencie wszystkie trzy technologie wytwarzania przezroczystych tranzystorów – nanodruty, cienkie folie i nanorurki węglowe – mają spore szanse na zastąpienie technologii tranzystorów krzemowych przyszłymi przezroczystymi, elastycznymi wyświetlaczami – mówi Janes.
Według John Rogers , profesor materiałoznawstwa i inżynierii na Uniwersytecie Illinois w Urbana Champaign, ostateczny komercyjny sukces jednej z trzech technologii będzie zależał od tego, jak będą one mierzyć wiele różnych czynników: przezroczystość, parametry elektryczne, elastyczność oraz łatwość i koszt ich wytworzenia. To będzie dobry wyścig konny, aby zobaczyć, które podejście wygra, mówi Rogers.