Flexibla skärmar med ultrahög upplösning har fördelar för nästa generations mobilelektronik, till exempel medicinsk diagnostisk utrustning. KAUST har utvecklat en unik transistorarkitektur som ökar prestandan för displaykretsarna.

Plattskärmar implementerade i smarta klockor, mobila enheter och tv-apparater förlitar sig på plana transistorkretsar för att uppnå högupplöst och snabb avbildning. I dessa kretsar, tunnfilmstransistorer, fungerar som switchar, styra den elektriska strömmen som aktiverar enskilda bildelement, eller pixlar, bestående av ljusdioder (lysdioder) eller flytande kristaller.

Framtida skärmar förväntas erbjuda en ännu bättre visuell upplevelse genom ökad upplösning och bildhastighet. Medan transistorminiaturisering kan öka upplösningen, en högre fälteffektrörlighet för kanalmaterialet kan uppfylla båda dessa behov. Det gör detta genom sin förmåga att underlätta elektron- och hålflöden mellan kontakter under applicerad spänning, som sedan tillåter transistorer att växla snabbare och uppta ett mindre pixelområde.

Hittills, amorfa oxid halvledare, såsom zinkoxid och indium-gallium-zinkoxid, har tillhandahållit transistorkanaler med blygsam rörlighet. Att skala ner dessa transistorer är dyrt och introducerar brister som kallas kortkanalseffekter som ökar deras strömförbrukning och försämrar deras prestanda, förklarar Muhammad Hussain, som ledde forskargruppen.

Som ett alternativ, Hussains team har konstruerat icke-plana vertikala halvledarfinnenliknande strukturer som är sammankopplade i sidled för att bilda vågiga transistormatriser. Forskarna valde zinkoxid som det aktiva kanalmaterialet och genererade den vågiga arkitekturen på ett kiselsubstrat innan de överfördes till ett flexibelt mjukt polymerstöd med hjälp av en lågtemperaturprocess.

Tack vare den vertikala orienteringen, forskarna vidgade transistorerna med 70% utan att utöka sitt ockuperade pixelområde, fördubbla transistorns prestanda. De vågiga matriserna uppvisade minskade kortkanalseffekter och högre startspänningsstabilitet jämfört med deras plana ekvivalenter. Dessutom, i ett proof-of-concept-experiment, de kunde driva flexibla lysdioder med dubbelt så stor uteffekt som sina konventionella motsvarigheter. "Lysdioderna var ljusare utan att öka strömförbrukningen, säger Hussain.

Enligt Hussain, med tanke på övergången från stationär till smart telefon avslöjar en uppenbar trend:minskning av storlek och vikt leder till bättre skärmar. Än, de flesta jonglerar bärbara datorer, surfplattor och smarttelefoner. "Att ha en enda pryl med form och storlek som kan omkonfigureras dynamiskt är en dröm vi arbetar mot, "säger han. Han noterar att vågiga transistoruppsättningar representerar ett steg i den riktningen.