De petits ajustements dans les rapports de composants génèrent électroniquement des couches différentes à partir du même matériau pour créer des transistors transparents.

La demande mondiale augmente pour les oxydes conducteurs transparents pour une utilisation dans les cellules solaires, écrans plats, fenêtres intelligentes et électronique grand public à base de semi-conducteurs. Les chercheurs de KAUST ont conçu un matériau transparent à base d'oxyde de zinc qui affiche des propriétés électroniques accordables en fonction de l'ajustement d'un nouveau type de dopant.

L'électronique transparente repose sur l'oxyde d'indium et d'étain, un matériau transparent et électriquement conducteur qui a un coût exorbitant en raison de la rareté de l'indium. Matériaux à base d'oxyde de zinc, tels que les matériaux à base d'oxyde de zinc dopé à l'hafnium, devraient offrir un prix abordable, alternatives vertes et abondantes à l'oxyde d'indium et d'étain. Cependant, Les matériaux à base d'oxyde de zinc dopé à l'hafnium nécessitent généralement des températures de dépôt élevées et présentent des performances inadéquates pour les applications de dispositifs réelles.

Une équipe dirigée par Husam Alshareef a développé une approche qui génère des transistors à couche mince transparents à partir d'un seul composite hafnium-oxyde de zinc (HZO) en faisant simplement varier les rapports d'oxyde métallique dans les différentes couches de transistor.

Les transistors à couches minces comportent généralement une électrode, des couches diélectriques et de canaux qui sont déposées sur un substrat à partir de divers conducteurs, matériaux isolants et semi-conducteurs. Ils nécessitent également différents réacteurs et équipements de dépôt de couches minces. "Les propriétés électroniques de HZO peuvent être réglées de conduction à semi-conductrice à isolant de manière hautement contrôlée en modifiant simplement le rapport précurseur oxyde de zinc/hafnium-dioxyde, " dit le doctorant Fwzah Alshammari, qui a réalisé la plupart des expériences. Ainsi, l'ensemble du transistor est constitué d'un oxyde binaire dans une seule chambre de réaction. « Cela réduit finalement le coût et le temps de fabrication, qui sont cruciaux pour la production de masse, " Elle ajoute.

Les transistors tout HZO présentent d'excellentes propriétés électriques sur le verre et les plastiques, démontrant leur potentiel pour des écrans transparents et flexibles haute résolution. Ils montrent également des performances exceptionnelles lorsqu'ils sont intégrés dans des circuits, tels que les onduleurs et les oscillateurs en anneau, suggérant leur viabilité et leur évolutivité.

L'équipe prévoit de fabriquer des circuits plus complexes sur de plus grandes surfaces afin de démontrer tout le potentiel de leur approche pour l'électronique grand public.