211service.com
Gennemsigtige transistorer
Organic light-emitting diode (OLED)-skærme findes i øjeblikket på mobiltelefoner og digitale kameraer. Men i fremtiden forventer producenterne større, bøjelige og helt gennemsigtige versioner. De forestiller sig lyse kort på visirer og forruder, fjernsynsskærme indbygget i briller og roll-up, gennemsigtige computerskærme. Og selvom OLED'erne selv kan være gennemsigtige, skal transistorerne, der styrer hver skærms OLED, eller pixel, også være gennemsigtige for at skabe en klar skærm.
Gennemsigtige transistorer: Arrays af fuldt gennemsigtige transistorer lavet med indiumoxid-nanotråde er fremstillet på et plastiksubstrat (røde linjer markerer array-områderne). Transistorerne, lavet af forskere ved Purdue University og Northwestern University, kunne være et vigtigt skridt mod lyse, fleksible og helt gennemsigtige skærme.
Forskere ved Purdue University og Northwestern University har nu lavet fleksible, gennemsigtige transistorer ved hjælp af zinkoxid og indiumoxid nanotråde. Derimod er de amorfe eller polykrystallinske siliciumtransistorer, der anvendes i eksisterende displays, ikke gennemsigtige. De nye transistorer yder også bedre end deres siliciummodstykker og er nemmere at fremstille på fleksibel plast.
Transistorerne kan føre til lysere gennemsigtige OLED-skærme, siger Purdue el- og computeringeniørprofessor David Janes , der ledede værket offentliggjort i sidste uges Natur nanoteknologi . Når konventionelt ikke-gennemsigtigt transistorkredsløb er placeret rundt om OLED'en, optager det plads på skærmen, som ellers kunne udsende lys. Men, siger Janes, du kan placere gennemsigtige transistorer under eller oven på pixlen, hvilket øger det lysemitterende område.
For at lave transistorerne deponerer Janes og hans kolleger først en indium-zinkoxid-gateelektrode på glas eller plastik. Så satte de en nanotrådsopløsning på overfladen. Efter at have fundet en nanotråd, der er justeret korrekt, afsætter de kilde- og drænelektroder lavet af indiumtinoxid på hver side af nanotråden. Både indiumzinkoxid og indiumtinoxid er gennemsigtige materialer.
Nanotrådstransistorerne har høj elektronmobilitet, som bestemmer, hvor hurtigt transistoren kan arbejde, og hvor meget strøm den kan bære. Faktisk er mobiliteten et par hundrede gange bedre, end den er for transistorer lavet af amorft silicium, som er meget brugt i elektronikken til skærme. På grund af det kunne transistorerne gøres mindre og hurtigere, siger Janes. Mere kompakte transistorer, siger han, ville betyde et endnu større pixelområde. Desuden er nanotrådstransistorerne meget nemmere at lave på plast end siliciumtransistorer, fordi de ikke har brug for højtemperaturbehandling.
Forskergrupper har for nylig lavet gennemsigtige transistorer ved hjælp af tynde film af zinkoxid eller indiumoxid eller ved hjælp af kulstofnanorør. (Se Billige, gennemsigtige og fleksible skærme.) Begge teknologier står over for unikke problemer. Mens kulstof-nanorør-transistorerne har meget bedre elektronmobiliteter og er stærkere end de nye nanotråd-transistorer, er de ikke helt gennemsigtige, fordi de har brug for små metalkontakter for at forbinde nanorørene til elektroderne. Tyndfilmstransistorer er på den anden side nemmere at fremstille på forskellige overflader, men har meget lavere mobiliteter.
For de nye transistorer er ydeevnen med hensyn til mobilitet, fleksibilitet og gennemsigtighed meget imponerende, siger John Wager , en professor i elektroteknik og datalogi, der arbejder inden for gennemsigtig elektronik ved Oregon State University. Nu er det største tilbageværende spørgsmål, siger han,: Kan alt dette oversættes til fremstillingsevne i den virkelige verden?
Lige nu er der ingen metode til at kontrollere, hvor nanotråde bliver aflejret på en overflade, eller hvordan de stiller sig op. I eksperimentelle demonstrationer kaster du et par tusinde nanorør ned og håber, at det ene flugter i den retning, du ønsker, siger Wager. Men tilfældig afsætning af nanotråde på en overflade vil ikke fungere, hvis man skal fremstille transistorer til store skærme.
Faktisk, siger Janes, skal du have en måde at placere det ønskede antal nanotråde på det sted, du ønsker. På dette tidspunkt har alle tre teknologier til at lave gennemsigtige transistorer – nanotråde, tynde film og kulstofnanorør – et rimeligt skud på at erstatte siliciumtransistorteknologi for fremtidige gennemsigtige, fleksible skærme, siger Janes.
Ifølge John Rogers , professor i materialevidenskab og ingeniørvidenskab ved University of Illinois i Urbana Champaign, vil den ultimative kommercielle succes for en af de tre teknologier afhænge af, hvordan de måler sig på mange forskellige faktorer: gennemsigtighed, elektrisk ydeevne, fleksibilitet og letheden og omkostningerne ved at fremstille dem. Det bliver et godt hestevæddeløb at se, hvilken tilgang der vinder, siger Rogers.