Flexibele displays met ultrahoge resolutie hebben voordelen voor mobiele elektronica van de volgende generatie, zoals point-of-care medische diagnostische apparaten. KAUST heeft een unieke transistorarchitectuur ontwikkeld die de prestaties van het displaycircuit verbetert.

Flat-panel displays geïmplementeerd in slimme horloges, mobiele apparaten en televisies vertrouwen op planaire transistorcircuits om hoge resolutie en snelle beeldvorming te bereiken. In deze kringen dunnefilmtransistors, fungeren als schakelaars, de elektrische stroom regelen die individuele beeldelementen activeert, of pixels, bestaande uit light-emitting diodes (LED's) of vloeibare kristallen.

Verwacht wordt dat toekomstige schermen een nog betere visuele ervaring zullen bieden door een hogere resolutie en framesnelheid. Hoewel transistorminiaturisatie de resolutie kan vergroten, een hogere veldeffectmobiliteit van het kanaalmateriaal kan aan beide behoeften voldoen. Het doet dit door zijn vermogen om elektronen- en gatenstromen tussen contacten onder aangelegde spanning te vergemakkelijken, waardoor transistors sneller kunnen schakelen en een kleiner pixeloppervlak innemen.

Daten, amorfe oxide halfgeleiders, zoals zinkoxide en indium-gallium zinkoxide, hebben transistorkanalen van bescheiden mobiliteit voorzien. Het verkleinen van deze transistors is duur en introduceert gebreken die bekend staan ​​als korte-kanaaleffecten die hun stroomverbruik verhogen en hun prestaties verslechteren, legt Mohammed Hussain uit, die het onderzoeksteam leidde.

Als een alternatief, Het team van Hussain heeft niet-vlakke verticale halfgeleidervinachtige structuren ontworpen die zijdelings met elkaar zijn verbonden om golvende transistorarrays te vormen. De onderzoekers kozen voor zinkoxide als het actieve kanaalmateriaal en genereerden de golvende architectuur op een siliciumsubstraat voordat het op een flexibele zachte polymeerdrager werd overgebracht met behulp van een proces bij lage temperatuur.

Dankzij de verticale oriëntatie, de onderzoekers verbreedden de transistors met 70% zonder hun bezette pixelgebied uit te breiden, verdubbeling van de prestaties van de transistor. De golvende arrays vertoonden verminderde korte-kanaaleffecten en een hogere inschakelspanningsstabiliteit in vergelijking met hun vlakke equivalenten. Bovendien, in een proof-of-concept-experiment, ze konden flexibele LED's aansturen met tweemaal het uitgangsvermogen als hun conventionele tegenhangers. "De LED's waren helderder zonder het stroomverbruik te verhogen, ' zegt Hussein.

Volgens Hussein, gezien de overgang van desktop naar smartphone is een duidelijke trend zichtbaar:reductie in omvang en gewicht leidt tot betere beeldschermen. Nog, de meeste mensen jongleren met laptops, tablets en smartphones. "Het hebben van één gadget met vorm en grootte die dynamisch opnieuw kan worden geconfigureerd, is een droom waar we naartoe werken, " zegt hij. Hij merkt op dat golvende transistorarrays een stap in die richting zijn.