I display flessibili ad altissima risoluzione offrono vantaggi per l'elettronica mobile di prossima generazione, come i dispositivi medico-diagnostici point-of-care. KAUST ha sviluppato un'esclusiva architettura a transistor che migliora le prestazioni del circuito del display.

Display a schermo piatto implementati negli orologi intelligenti, dispositivi mobili e televisori si affidano a circuiti a transistor planari per ottenere immagini veloci e ad alta risoluzione. In questi circuiti, transistor a film sottile, fungendo da interruttori, controllare la corrente elettrica che attiva i singoli elementi dell'immagine, o pixel, costituito da diodi emettitori di luce (LED) o cristalli liquidi.

I display futuri dovrebbero offrire un'esperienza visiva ancora migliore grazie all'aumento della risoluzione e del frame rate. Mentre la miniaturizzazione dei transistor può aumentare la risoluzione, una maggiore mobilità ad effetto di campo del materiale del canale può soddisfare entrambe queste esigenze. Lo fa attraverso la sua capacità di facilitare i flussi di elettroni e lacune tra i contatti sotto tensione applicata, che quindi consente ai transistor di passare più velocemente e occupare un'area di pixel più piccola.

Ad oggi, semiconduttori di ossido amorfo, come l'ossido di zinco e l'ossido di zinco indio-gallio, hanno fornito canali a transistor con mobilità modesta. Ridimensionare questi transistor è costoso e introduce difetti noti come effetti a canale corto che aumentano il loro consumo energetico e ne degradano le prestazioni, spiega Muhammad Hussain, che ha guidato il gruppo di ricerca.

In alternativa, Il team di Hussain ha progettato strutture a forma di pinna semiconduttori verticali non planari che sono interconnesse lateralmente per formare array di transistor ondulati. I ricercatori hanno optato per l'ossido di zinco come materiale del canale attivo e hanno generato l'architettura ondulata su un substrato di silicio prima di trasferirla su un supporto polimerico morbido flessibile utilizzando un processo a bassa temperatura.

Grazie all'orientamento verticale, i ricercatori hanno ampliato i transistor del 70% senza espandere l'area dei pixel occupati, raddoppiando le prestazioni del transistor. Gli array ondulati hanno mostrato effetti di canale corto ridotti e una maggiore stabilità della tensione di accensione rispetto ai loro equivalenti planari. Inoltre, in un esperimento di proof-of-concept, potrebbero pilotare LED flessibili con una potenza di uscita doppia rispetto alle loro controparti convenzionali. "I LED erano più luminosi senza aumentare il consumo energetico, "dice Hussain.

Secondo Hussain, considerando il passaggio da desktop a smartphone si evince una tendenza evidente:la riduzione delle dimensioni e del peso porta a display migliori. Ancora, la maggior parte delle persone si destreggia tra laptop, tablet e smartphone. "Avere un unico gadget con forma e dimensione che può essere riconfigurato dinamicamente è un sogno a cui stiamo lavorando, " dice. Nota che gli array di transistor ondulati rappresentano un passo in quella direzione.