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Transistor trasparenti
I display a diodi organici a emissione di luce (OLED) si trovano attualmente sui telefoni cellulari e sulle fotocamere digitali. Ma in futuro, i produttori si aspettano versioni più grandi, pieghevoli e completamente trasparenti. Immaginano mappe luminose su visiere e parabrezza, schermi televisivi integrati negli occhiali e schermi di computer arrotolabili e trasparenti. E sebbene gli stessi OLED possano essere trasparenti, per creare un display chiaro, anche i transistor che controllano l'OLED, o pixel, di ciascun display devono essere trasparenti.
Transistor trasparenti: Gli array di transistor completamente trasparenti realizzati con nanofili di ossido di indio sono fabbricati su un substrato di plastica (le linee rosse contrassegnano le regioni dell'array). I transistor, realizzati dai ricercatori della Purdue University e della Northwestern University, potrebbero essere un passo importante verso display luminosi, flessibili e completamente trasparenti.
I ricercatori della Purdue University e della Northwestern University hanno ora realizzato transistor flessibili e trasparenti utilizzando nanofili di ossido di zinco e di ossido di indio. Al contrario, i transistor in silicio amorfo o policristallino utilizzati nei display esistenti non sono trasparenti. I nuovi transistor hanno anche prestazioni migliori rispetto alle loro controparti in silicio e sono più facili da fabbricare su plastica flessibile.
I transistor potrebbero portare a display OLED trasparenti più luminosi, afferma il professore di ingegneria elettrica e informatica di Purdue David Janes , che ha guidato il lavoro pubblicato nella scorsa settimana Nanotecnologia della natura . Quando i circuiti a transistor convenzionali non trasparenti vengono posizionati attorno all'OLED, occupa spazio sul display che altrimenti potrebbe emettere luce. Ma, dice Janes, potresti mettere transistor trasparenti sotto o sopra il pixel, aumentando l'area di emissione della luce.
Per realizzare i transistor, Janes e i suoi colleghi depositano prima un elettrodo di gate in indio-zinco su vetro o plastica. Quindi hanno messo una soluzione di nanofili sulla superficie. Dopo aver trovato un nanofilo allineato in modo appropriato, depositano elettrodi di sorgente e drenaggio realizzati con ossido di indio e stagno su entrambi i lati del nanofilo. Sia l'ossido di indio-zinco che l'ossido di indio-stagno sono materiali trasparenti.
I transistor a nanofili hanno un'elevata mobilità degli elettroni, che determina la velocità con cui il transistor può funzionare e quanta corrente può trasportare. In effetti, la mobilità è alcune centinaia di volte migliore di quella dei transistor in silicio amorfo, ampiamente utilizzato nell'elettronica per i display. Per questo motivo, i transistor potrebbero essere resi più piccoli e più veloci, afferma Janes. Transistor più compatti, dice, significherebbero un'area di pixel ancora più grande. Inoltre, i transistor a nanocavi sono molto più facili da realizzare su plastica rispetto ai transistor al silicio perché non necessitano di elaborazione ad alta temperatura.
I gruppi di ricerca hanno recentemente realizzato transistor trasparenti utilizzando pellicole sottili di ossido di zinco o ossido di indio o utilizzando nanotubi di carbonio. (Vedi Display economici, trasparenti e flessibili .) Entrambe le tecnologie affrontano problemi unici. Mentre i transistor a nanotubi di carbonio hanno una mobilità degli elettroni molto migliore e sono più forti dei nuovi transistor a nanofili, non sono totalmente trasparenti perché hanno bisogno di minuscoli contatti metallici per collegare i nanotubi agli elettrodi. I transistor a film sottile, d'altra parte, sono più facili da fabbricare su varie superfici ma hanno mobilità molto inferiori.
Per i nuovi transistor, le prestazioni in termini di mobilità, flessibilità e trasparenza sono davvero impressionanti, afferma Giovanni Scommessa , un professore di ingegneria elettrica e informatica che lavora nel campo dell'elettronica trasparente presso l'Oregon State University. Ora la più grande domanda rimasta, dice, è: tutto questo può essere tradotto in producibilità nel mondo reale?
In questo momento, non esiste un metodo per controllare dove i nanofili vengono depositati su una superficie o come si allineano. Nelle dimostrazioni sperimentali, butti giù un paio di migliaia di nanotubi e speri che uno si allinei nella direzione desiderata, dice Wager. Ma il deposito casuale di nanofili su una superficie non funzionerà se si vogliono produrre transistor per schermi di grandi dimensioni.
In effetti, dice Janes, devi avere un modo per mettere il numero desiderato di nanofili nella posizione che desideri. A questo punto, tutte e tre le tecnologie per realizzare transistor trasparenti – nanofili, film sottili e nanotubi di carbonio – hanno buone possibilità di sostituire la tecnologia dei transistor al silicio per futuri display trasparenti e flessibili, afferma Janes.
Secondo John Rogers , professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Università dell'Illinois a Urbana Champaign, il successo commerciale finale di una delle tre tecnologie dipenderà da come si misurano su molti fattori diversi: trasparenza, prestazioni elettriche, flessibilità e facilità e costo di produrli. Sarà una bella corsa di cavalli per vedere quale approccio vince, dice Rogers.