Piccole modifiche nei rapporti dei componenti generano strati elettronicamente diversi dallo stesso materiale per creare transistor trasparenti.

La domanda mondiale è in crescita per ossidi conduttori trasparenti da utilizzare nelle celle solari, schermi piatti, finestre intelligenti ed elettronica di consumo basata su semiconduttori. I ricercatori KAUST hanno progettato un materiale trasparente a base di ossido di zinco che mostra proprietà elettroniche regolabili a seconda della messa a punto di un nuovo tipo di drogante.

L'elettronica trasparente si basa sull'ossido di indio e stagno, un materiale trasparente ed elettricamente conduttivo che ha un costo esorbitante a causa della scarsità di indio. Materiali a base di ossido di zinco, come materiali a base di ossido di zinco drogato con afnio, dovrebbero offrire prezzi accessibili, alternative verdi e abbondanti all'ossido di indio e stagno. Però, I materiali a base di ossido di zinco drogati con afnio in genere richiedono elevate temperature di deposizione e mostrano prestazioni inadeguate per le applicazioni dei dispositivi reali.

Un team guidato da Husam Alshareef ha sviluppato un approccio che genera transistor a film sottile trasparenti da un singolo composito afnio-ossido di zinco (HZO) semplicemente variando i rapporti di ossido di metallo nei diversi strati di transistor.

I transistor a film sottile generalmente comprendono elettrodi, strati dielettrici e canali che si depositano su un substrato da vari conduttori, materiali isolanti e semiconduttori. Richiedono anche diversi reattori e apparecchiature per la deposizione di film sottili. "Le proprietà elettroniche di HZO possono essere regolate dalla conduzione al semiconduttore all'isolamento in modo altamente controllato semplicemente cambiando il rapporto precursore zinco-ossido/afnio-biossido, " dice il dottorando Fwzah Alshammari, che ha eseguito la maggior parte degli esperimenti. Quindi l'intero transistor è costituito da un ossido binario in un'unica camera di reazione. "Questo in definitiva riduce i costi e i tempi di fabbricazione, fondamentali per la produzione di massa, "aggiunge.

I transistor completamente HZO mostrano eccellenti proprietà elettriche su vetro e plastica, dimostrando il loro potenziale per display trasparenti e flessibili ad alta risoluzione. Mostrano anche prestazioni eccezionali quando incorporati in circuiti, come inverter e oscillatori ad anello, suggerendo la loro fattibilità e scalabilità.

Il team sta pianificando di fabbricare circuiti più complessi su aree più grandi per dimostrare il pieno potenziale del loro approccio per l'elettronica di consumo.