Электронные схемы, сделанные из прозрачных материалов, имеют бесчисленное множество применений, от дисплеев на лобовом стекле автомобиля до прозрачных телевизоров и умных окон в домах и офисах. Команда технологов из KAUST нашла способ делать прозрачные транзисторы и другие важные компоненты электронных схем с использованием недорогих и доступных материалов.
Сейчас оксид индия-олова (ITO) является самым актуальным материалом для такой электроники, поскольку сочетает в себе оптическую прозрачность с электрической проводимостью. Его применение варьируется от сенсорных экранов смартфонов до светособирающих панелей солнечных батарей. Однако индий -довольно дефицитное вещество, поэтому инженеры решили обратиться к перспективной и недорогой альтернативе ИТО- оксиду цинка, легированному алюминием (AZO).
Ведущий разработчик Husam Alshareef говорит: «Элементы, которые составляют этот материал, более распространены, чем индий, что делает AZO коммерчески разумным вариантом. Но электронные устройства, изготовленные с использованием AZO, уступают в производительности устройствам, изготовленными с ITO». Для решения этой проблемы, Alshareef и его исследовательская группа использовала высокоточную технологию осаждения атомных слоев. «Использование молекулярного наслаивания упрощает процесс изготовления цепи и значительно улучшает характеристики схемы, путем контроля роста слоя на атомном уровне», объясняют ученые.
Для многих электронных устройств, ключевым компонентом является тонкопленочный транзистор. Эти устройства позволяют компьютерам делать расчеты, контролировать дисплеи и действовать в качестве активных датчиков. Инженеры использовали другой прозрачный материал, оксид гафния, который был зажат между слоями оксида цинка, для формирования высокостабильных транзисторов, используемых для изготовления прозрачных схем. «Свойства наших транзисторов являются лучшими, из прозрачных транзисторов, сделанных с использованием AZO», говорит соавтор исследования Zhenwei Wang. Он добавил, что еще одним преимуществом новой технологии является то, что осаждение атомного слоя требует температуры 160 градусов по Цельсию для формирования каждого слоя, что является достаточно низким показателем для прозрачной схемы, изготавливаемой на гибких пластиковых подложках и стекле.