Les écrans ultra-haute résolution flexibles présentent des avantages pour l'électronique mobile de nouvelle génération, tels que les dispositifs de diagnostic médical au point de service. KAUST a développé une architecture de transistor unique qui améliore les performances des circuits d'affichage.

Écrans plats implémentés dans les montres intelligentes, les appareils mobiles et les téléviseurs s'appuient sur des circuits à transistors planaires pour obtenir une imagerie haute résolution et rapide. Dans ces circuits, transistors à couches minces, agissant comme des interrupteurs, contrôler le courant électrique qui active les éléments d'image individuels, ou pixels, constitué de diodes électroluminescentes (LED) ou de cristaux liquides.

Les futurs écrans devraient offrir une expérience visuelle encore meilleure grâce à des augmentations de la résolution et de la fréquence d'images. Alors que la miniaturisation des transistors peut augmenter la résolution, une mobilité d'effet de champ plus élevée du matériau du canal peut répondre à ces deux besoins. Il le fait grâce à sa capacité à faciliter les flux d'électrons et de trous entre les contacts sous tension appliquée, ce qui permet alors aux transistors de commuter plus rapidement et d'occuper une zone de pixels plus petite.

À ce jour, semi-conducteurs à oxyde amorphe, tels que l'oxyde de zinc et l'oxyde de zinc indium-gallium, ont fourni des canaux de transistor avec une mobilité modeste. La réduction d'échelle de ces transistors est coûteuse et introduit des défauts connus sous le nom d'effets de canal court qui augmentent leur consommation électrique et dégradent leurs performances, explique Muhammad Hussain, qui a dirigé l'équipe de recherche.

Comme alternative, L'équipe de Hussain a conçu des structures semi-conductrices verticales non planes en forme d'ailettes qui sont interconnectées latéralement pour former des réseaux de transistors ondulés. Les chercheurs ont opté pour l'oxyde de zinc comme matériau de canal actif et ont généré l'architecture ondulée sur un substrat de silicium avant de la transférer sur un support polymère souple et souple à l'aide d'un processus à basse température.

Grâce à l'orientation verticale, les chercheurs ont élargi les transistors de 70 % sans étendre leur zone de pixels occupée, doublant les performances du transistor. Les réseaux ondulés présentaient des effets de canal court réduits et une stabilité de tension d'activation plus élevée par rapport à leurs équivalents planaires. De plus, dans une expérience de preuve de concept, ils pourraient piloter des LED flexibles à une puissance de sortie deux fois supérieure à celle de leurs homologues conventionnels. "Les LED étaient plus lumineuses sans augmenter la consommation d'énergie, " dit Hussein.

Selon Hussein, la transition de l'ordinateur de bureau au téléphone intelligent révèle une tendance évidente :la réduction de la taille et du poids conduit à de meilleurs affichages. Encore, la plupart des gens jonglent avec les ordinateurs portables, tablettes et téléphones intelligents. « Avoir un seul gadget dont la forme et la taille peuvent être reconfigurées dynamiquement est un rêve vers lequel nous travaillons, " dit-il. Il note que les réseaux de transistors ondulés représentent un pas dans cette direction.