Den här illustrationen visar landskapet av tunnfilmstransistorn skapad av Argonne-forskare, som bara är 10 atomlager tjocka. Transistorn är transparent och kan böjas utan förlust av prestanda. Kredit:Saptarshi Das.
(Phys.org) — Elektronikvärlden har drömt i ett halvt sekel av dagen att du kan rulla upp en TV i ett rör. Förra året, Samsung presenterade till och med en smartphone med en böjd skärm – men den var solid, inte flexibel; tekniken har bara inte kommit ikapp än.
Men forskare kom ett steg närmare förra månaden när forskare vid det amerikanska energidepartementets Argonne National Laboratory rapporterade skapandet av världens tunnaste flexibla, genomskinliga 2D-tunnfilmstransistorer.
Dessa transistorer är bara 10 atomlager tjocka - det är ungefär hur mycket dina naglar växer per sekund.
Transistorer är grunden för nästan all elektronik. Deras två inställningar – på eller av – dikterar 1:orna och 0:orna för binära datorspråk. Tunnfilmstransistorer är en viss delmängd av dessa som vanligtvis används i skärmar och displayer. Praktiskt taget alla platt-tv och smartphones består av tunnfilmstransistorer idag; de utgör grunden för både lysdioder och LCD-skärmar (liquid crystal displays).
"Detta kan göra en transparent, nästan osynlig skärm, sa Andreas Roelofs, en medförfattare på tidningen och tillförordnad chef för Argonne's Center for Nanoscale Materials. "Föreställ dig ett vanligt fönster som fungerar som en skärm när du slår på det, till exempel."
För att mäta hur bra en transistor är, du mäter dess på/av-förhållande – hur helt kan det stänga av strömmen? – och en egenskap som kallas "fälteffektbärarmobilitet, " som mäter hur snabbt elektroner kan röra sig genom materialet.
Forskare från Argonne skapade världens tunnaste flexibla, transparent tunnfilmstransistor, som en dag kan vara användbar för att göra en verkligt flexibel skärm för TV-apparater eller telefoner. Från vänster:Andreas Roelofs, Anirudha Sumant, och Richard Gulotty; i förgrunden, Saptarshi Das. Kredit:Mark Lopez/Argonne National Laboratory
"Vi var glada över att finna att på/av-förhållandet är lika bra som nuvarande kommersiella tunnfilmstransistorer, " sa Argonne postdoktor och första författare Saptarshi Das, "men mobiliteten är hundra gånger bättre än vad som finns på marknaden idag."
Teamet försökte också böja filmerna för att testa vad som händer under stress. I de flesta tunnfilmstransistorer, materialet börjar spricka, som, som du kanske föreställer dig, påverkar prestandan. "Men i vår, egenskaperna förändrades inte alls, Sa Roelofs. Skikten bara glider och spricker inte.
Tunnfilmstransistorn är flexibel, transparent och fungerar lika bra som kommersiella versioner. En rad transistorer visas – var och en är bara 10 atomlager tjocka. Kredit:Mark Lopez/Argonne National Laboratory.
Transistorerna bibehöll också prestanda över ett brett temperaturområde (från -320°F till 250°F), en användbar egenskap inom elektronik, som kan bli väldigt varmt.
För att bygga transistorerna, teamet började med ett trick som gav sina ursprungliga uppfinnare från University of Manchester Nobelpriset:att använda en remsa av tejp för att dra bort ett ark av volframdiselenid som bara var atomtjockt.
"Vi valde volframdiselenid eftersom det ger den elektron- och hålledning som krävs för att göra transistorer med logiska grindar och andra p-n-övergångsenheter, " sa Argonne-forskaren och medförfattaren Anirudha Sumant.
En svepelektronmikroskopbild av tunnfilmstransistorn, tillverkad med enatomtjocka lager av grafen och volframdiselenid, bland annat material. Den vita skalan visar 5 mikron, som är ungefär samma diameter som en tråd av spindelsilke. Kredit:Saptarshi Das.
Sedan använde de kemisk avsättning för att odla ark av andra material ovanpå för att bygga transistorn lager för lager. Slutprodukten är 10 atomlager tjocka. (Se sidofältet för en illustration).
Nästa, teamet är intresserade av att lägga till logik och minne till flexibla filmer, så du kan göra inte bara en skärm utan en hel flexibel och transparent TV eller dator.
"Dock, mer arbete behöver göras för att utveckla storarea syntes av volframselenid för att realisera den verkliga potentialen för tillämpningar av vårt arbete, sa Sumant.
