Cette illustration montre le paysage du transistor à couche mince créé par les scientifiques d'Argonne, qui n'a que 10 couches atomiques d'épaisseur. Le transistor est transparent et peut être plié sans perte de performances. Crédit :Saptarshi Das.
(Phys.org) —Le monde de l'électronique rêve depuis un demi-siècle du jour où vous pouvez enrouler une télévision dans un tube. L'année dernière, Samsung a même dévoilé un smartphone avec un écran incurvé, mais il était solide, pas flexible; la technologie n'a tout simplement pas encore rattrapé son retard.
Mais les scientifiques ont fait un pas de plus le mois dernier lorsque des chercheurs du laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie ont signalé la création du flexible le plus fin au monde, Transistors à couche mince 2-D transparents.
Ces transistors n'ont que 10 couches atomiques d'épaisseur, c'est à peu près combien vos ongles poussent par seconde.
Les transistors sont la base de presque tous les appareils électroniques. Leurs deux paramètres, activés ou désactivés, dictent les 1 et les 0 du langage binaire informatique. Les transistors à couche mince sont un sous-ensemble particulier de ceux-ci qui sont généralement utilisés dans les écrans et les affichages. Pratiquement tous les téléviseurs à écran plat et les smartphones sont aujourd'hui constitués de transistors à couche mince; ils forment la base des LED et des LCD (écrans à cristaux liquides).
« Cela pourrait rendre transparent, écran presque invisible, " a déclaré Andreas Roelofs, co-auteur de l'article et directeur par intérim du Centre des matériaux nanométriques d'Argonne. "Imaginez une fenêtre normale qui se double d'un écran chaque fois que vous l'allumez, par exemple."
Pour mesurer la qualité d'un transistor, vous mesurez son rapport marche-arrêt - à quel point peut-il complètement couper le courant ? - et une propriété appelée "mobilité des porteurs à effet de champ, " qui mesure la vitesse à laquelle les électrons peuvent se déplacer à travers le matériau.
Des scientifiques d'Argonne ont créé le flexible le plus fin au monde, transistor transparent à couche mince, qui pourrait un jour être utile pour créer un écran d'affichage vraiment flexible pour les téléviseurs ou les téléphones. De gauche à droite :Andreas Roelofs, Anirudha Sumant, et Richard Gulotty; au premier plan, Saptarshi Das. Crédit :Mark Lopez/Laboratoire national d'Argonne
« Nous avons été ravis de constater que le rapport marche/arrêt est tout aussi bon que les transistors à couche mince commerciaux actuels, " a déclaré le chercheur postdoctoral Argonne et premier auteur Saptarshi Das, "mais la mobilité est cent fois meilleure que ce qui est sur le marché aujourd'hui."
L'équipe a également essayé de plier les films pour tester ce qui se passe sous le stress. Dans la plupart des transistors à couche mince, le matériau commence à se fissurer, lequel, comme vous pouvez l'imaginer, affecte les performances. « Mais chez nous, les propriétés n'ont pas changé du tout, " a déclaré Roelofs. " Les couches glissent et ne se fissurent pas. "
Le transistor à couche mince est flexible, transparent et fonctionne aussi bien que les versions commerciales. Un réseau de transistors est affiché, chacun d'entre eux n'ayant que 10 couches atomiques d'épaisseur. Crédit :Mark Lopez/Laboratoire national d'Argonne.
Les transistors ont également maintenu des performances sur une large plage de températures (de -320°F à 250°F), une propriété utile en électronique, qui peut devenir très chaud.
Pour construire les transistors, l'équipe a commencé avec une astuce qui a valu à ses inventeurs d'origine de l'université de Manchester le prix Nobel :utiliser une bande de scotch pour décoller une feuille de diséléniure de tungstène d'une épaisseur d'atomes seulement.
"Nous avons choisi le diséléniure de tungstène car il fournit la conduction des électrons et des trous nécessaire à la fabrication de transistors à portes logiques et autres dispositifs à jonction p-n, " a déclaré Anirudha Sumant, scientifique et co-auteur d'Argonne.
Une image au microscope électronique à balayage du transistor à couche mince, fabriqué à l'aide de couches mono-atomiques de graphène et de diséléniure de tungstène, entre autres matériaux. La barre d'échelle blanche indique 5 microns, qui correspond à peu près au diamètre d'un brin de soie d'araignée. Crédit :Saptarshi Das.
Ensuite, ils ont utilisé un dépôt chimique pour faire croître des feuilles d'autres matériaux sur le dessus pour construire le transistor couche par couche. Le produit final a une épaisseur de 10 couches atomiques. (Voir l'encadré pour une illustration).
Prochain, l'équipe est intéressée à ajouter de la logique et de la mémoire aux films flexibles, vous pouvez donc créer non seulement un écran, mais tout un téléviseur ou un ordinateur flexible et transparent.
"Toutefois, davantage de travail doit être fait dans le développement de la synthèse à grande échelle du séléniure de tungstène pour réaliser le véritable potentiel d'applications de notre travail, " dit Sumant.
