Questa illustrazione mostra il panorama del transistor a film sottile creato dagli scienziati di Argonne, che ha uno spessore di soli 10 strati atomici. Il transistor è trasparente e può essere piegato senza perdita di prestazioni. Credito:Saptarshi Das.
(Phys.org) — Il mondo dell'elettronica ha sognato per mezzo secolo di poter arrotolare una TV in un tubo. L'anno scorso, Samsung ha persino presentato uno smartphone con uno schermo curvo, ma era solido, non flessibile; la tecnologia non ha ancora raggiunto.
Ma gli scienziati hanno fatto un passo avanti il mese scorso quando i ricercatori dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno segnalato la creazione del flessibile più sottile al mondo, transistor a film sottile 2-D trasparenti.
Questi transistor hanno uno spessore di soli 10 strati atomici, ovvero quanto crescono le tue unghie al secondo.
I transistor sono la base di quasi tutta l'elettronica. Le loro due impostazioni, on o off, determinano gli 1 e gli 0 del linguaggio binario del computer. I transistor a film sottile sono un particolare sottoinsieme di questi che vengono generalmente utilizzati negli schermi e nei display. Praticamente tutti i televisori a schermo piatto e gli smartphone oggi sono costituiti da transistor a film sottile; costituiscono la base sia dei LED che degli LCD (display a cristalli liquidi).
"Questo potrebbe rendere trasparente, schermo quasi invisibile, " ha detto Andreas Roelofs, coautore del documento e direttore ad interim del Centro per i materiali su nanoscala di Argonne. "Immagina una finestra normale che si raddoppia come uno schermo ogni volta che la accendi, Per esempio."
Per misurare quanto è buono un transistor, si misura il suo rapporto on-off (quanto può disattivare completamente la corrente?) e una proprietà chiamata "mobilità del portatore dell'effetto di campo", " che misura la velocità con cui gli elettroni possono muoversi attraverso il materiale.
Gli scienziati di Argonne hanno creato il flessibile più sottile al mondo, transistor a film sottile trasparente, che un giorno potrebbe essere utile per realizzare uno schermo di visualizzazione veramente flessibile per TV o telefoni. Da sinistra:Andreas Roelofs, Anirudha Sumant, e Richard Gulotty; in primo piano, Saptarshi Das. Credito:Mark Lopez/Laboratorio Nazionale Argonne
"Siamo stati lieti di scoprire che il rapporto on/off è buono quanto gli attuali transistor a film sottile commerciali, " ha detto lo scienziato postdottorato di Argonne e primo autore Saptarshi Das, "ma la mobilità è cento volte migliore di quella che c'è oggi sul mercato."
Il team ha anche provato a piegare le pellicole per testare cosa succede sotto stress. Nella maggior parte dei transistor a film sottile, il materiale inizia a rompersi, quale, come puoi immaginare, influisce sulle prestazioni. "Ma nel nostro, le proprietà non sono cambiate affatto, " Ha detto Roelofs. "Gli strati scivolano e non si rompono".
Il transistor a film sottile è flessibile, trasparente e performante come le versioni commerciali. Viene visualizzato un array di transistor, ognuno dei quali ha uno spessore di soli 10 strati atomici. Credito:Mark Lopez/Laboratorio Nazionale Argonne.
I transistor hanno anche mantenuto le prestazioni in un'ampia gamma di temperature (da -320°F a 250°F), una proprietà utile in elettronica, che può diventare molto caldo.
Per costruire i transistor, il team ha iniziato con un trucco che è valso il Premio Nobel ai suoi inventori originali dell'Università di Manchester:usare una striscia di scotch per staccare un foglio di diseleniuro di tungsteno spesso solo atomi.
"Abbiamo scelto il diseleniuro di tungsteno perché fornisce la conduzione di elettroni e lacune necessarie per realizzare transistor con porte logiche e altri dispositivi di giunzione p-n, ", ha affermato lo scienziato e coautore di Argonne Anirudha Sumant.
Un'immagine al microscopio elettronico a scansione del transistor a film sottile, fabbricato utilizzando strati spessi un atomo di grafene e diseleniuro di tungsteno, tra gli altri materiali. La barra della scala bianca mostra 5 micron, che è circa il diametro di un filo di seta di ragno. Credito:Saptarshi Das.
Quindi hanno usato la deposizione chimica per far crescere fogli di altri materiali sopra per costruire il transistor strato dopo strato. Il prodotto finale ha uno spessore di 10 strati atomici. (Vedi la barra laterale per un'illustrazione).
Prossimo, il team è interessato ad aggiungere logica e memoria ai film flessibili, in modo da poter realizzare non solo uno schermo ma un intero televisore o computer flessibile e trasparente.
"Però, più lavoro deve essere fatto nello sviluppo di sintesi su vasta area di seleniuro di tungsteno per realizzare il vero potenziale per le applicazioni del nostro lavoro, " disse Suman.
