Télévisions flexibles, les tablettes et les téléphones ainsi que les technologies intelligentes « vraiment portables » sont un pas de plus grâce à un transistor à l'échelle nanométrique créé par des chercheurs de l'Université de Manchester et de l'Université du Shandong en Chine.

L'équipe internationale a développé un ultrarapide, transistor nanométrique - connu sous le nom de transistor à couche mince, ou TFT, - constitué d'un oxyde semi-conducteur. Le TFT est le premier transistor à base d'oxyde-semi-conducteur capable de fonctionner à une vitesse de référence de 1 GHz. Cela pourrait rendre les gadgets électroniques de prochaine génération encore plus rapides, plus lumineux et plus flexible que jamais.

Un TFT est un type de transistor généralement utilisé dans un écran à cristaux liquides (LCD). Ceux-ci peuvent être trouvés dans la plupart des gadgets modernes avec des écrans LCD tels que les téléphones intelligents, tablettes et téléviseurs haute définition.

Comment travaillent-ils? L'écran LCD dispose d'un TFT derrière chaque pixel individuel et ils agissent comme des commutateurs individuels qui permettent aux pixels de changer d'état rapidement, les faisant s'allumer et s'éteindre beaucoup plus rapidement.

Mais la plupart des TFT actuels sont à base de silicium qui sont opaques, rigide et coûteux par rapport à la famille de transistors à semi-conducteurs à oxyde que l'équipe du Royaume-Uni et de la Chine développe. Alors que les TFT à oxyde amélioreront l'image sur les écrans LCD, c'est leur flexibilité qui est encore plus impressionnante.

Aimin Song, Professeur de nanoélectronique à l'École de génie électrique et électronique, L'Université de Manchester, explique :« Les téléviseurs peuvent déjà être extrêmement fins et brillants. Notre travail peut contribuer à rendre les téléviseurs plus flexibles sur le plan mécanique et même moins chers à produire.

"Mais, peut-être encore plus important, nos transistors GHz peuvent permettre des circuits électroniques souples de moyennes voire hautes performances, tels que l'électronique vraiment portable.

« L'électronique portable nécessite de la flexibilité et, dans de nombreux cas, de la transparence, trop. Ce serait l'application parfaite pour notre recherche.

"Plus, il y a une tendance à développer des maisons intelligentes, les hôpitaux intelligents et les villes intelligentes - dans lesquels les TFT à semi-conducteurs à oxyde joueront un rôle clé."

La technologie à base d'oxyde a connu un développement rapide par rapport à son homologue au silicium qui est de plus en plus proche de certaines limitations fondamentales. Le professeur Song dit qu'il y a eu des progrès rapides dans les semi-conducteurs d'oxyde ces dernières années et que des efforts considérables ont été faits pour améliorer la vitesse des TFT à base de semi-conducteurs d'oxyde.

À tel point que certaines technologies à base d'oxyde ont déjà commencé à remplacer le silicium amorphe dans certains gadgets. Le professeur Song pense que ces derniers développements ont beaucoup rapproché la commercialisation.

Il a ajouté :« Pour commercialiser l'électronique à base d'oxydes, il reste encore un certain nombre de travaux de recherche et de développement à effectuer sur les matériaux, lithographie, conception d'appareils, essai, et le dernier mais non le moindre, fabrication sur grande surface. Il a fallu plusieurs décennies pour que la technologie du silicium aille aussi loin, et les oxydes progressent à un rythme beaucoup plus rapide.

"Faire un appareil haute performance, comme notre transistor IGZO GHz, est difficile car non seulement les matériaux doivent être optimisés, une série de problèmes concernant la conception des appareils, la fabrication et les tests doivent également être étudiés. En 2015, nous avons pu démontrer les diodes flexibles les plus rapides utilisant des semi-conducteurs à oxyde, atteignant 6,3 GHz, et c'est toujours le record du monde à ce jour. Nous sommes donc confiants dans les technologies à base d'oxyde-semi-conducteur."