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Transistores transparentes
Las pantallas de diodos emisores de luz orgánicos (OLED) se encuentran actualmente en teléfonos móviles y cámaras digitales. Pero en el futuro, los fabricantes esperan versiones más grandes, flexibles y completamente transparentes. Visualizan mapas brillantes en viseras y parabrisas, pantallas de televisión integradas en los anteojos y pantallas de computadora transparentes y enrollables. Y aunque los OLED en sí pueden ser transparentes, para que la pantalla sea clara, los transistores que controlan el OLED o píxel de cada pantalla también deben ser transparentes.
Transistores transparentes: Las matrices de transistores totalmente transparentes fabricadas con nanocables de óxido de indio se fabrican sobre un sustrato de plástico (las líneas rojas marcan las regiones de la matriz). Los transistores, fabricados por investigadores de la Universidad Purdue y la Universidad Northwestern, podrían ser un paso importante hacia pantallas brillantes, flexibles y completamente transparentes.
Investigadores de Purdue University y Northwestern University ahora han fabricado transistores transparentes y flexibles utilizando nanocables de óxido de zinc e indio. Por el contrario, los transistores de silicio amorfo o policristalino utilizados en las pantallas existentes no son transparentes. Los nuevos transistores también funcionan mejor que sus homólogos de silicio y son más fáciles de fabricar en plástico flexible.
Los transistores podrían conducir a pantallas OLED transparentes más brillantes, dice el profesor de ingeniería eléctrica e informática de Purdue David Janes , quien dirigió el trabajo publicado en la semana pasada Nanotecnología de la naturaleza . Cuando se coloca un circuito de transistor no transparente convencional alrededor del OLED, ocupa espacio en la pantalla que, de otro modo, podría estar emitiendo luz. Pero, dice Janes, podría colocar transistores transparentes debajo o encima del píxel, aumentando el área de emisión de luz.
Para hacer los transistores, Janes y sus colegas primero depositan un electrodo de compuerta de óxido de zinc-indio sobre vidrio o plástico. Luego pusieron una solución de nanocables en la superficie. Después de encontrar un nanoalambre alineado apropiadamente, depositan electrodos de origen y drenaje hechos de óxido de indio y estaño a cada lado del nanoalambre. Tanto el óxido de indio y zinc como el óxido de indio y estaño son materiales transparentes.
Los transistores de nanocables tienen una alta movilidad de electrones, lo que determina qué tan rápido puede funcionar el transistor y cuánta corriente puede transportar. De hecho, la movilidad es unos cientos de veces mejor que la de los transistores hechos de silicio amorfo, que se usa ampliamente en la electrónica de las pantallas. Debido a eso, los transistores podrían hacerse más pequeños y más rápidos, dice Janes. Transistores más compactos, dice, significarían un área de píxeles aún mayor. Es más, los transistores de nanocables son mucho más fáciles de fabricar en plástico que los transistores de silicio porque no necesitan procesamiento a alta temperatura.
Grupos de investigación han fabricado recientemente transistores transparentes utilizando películas delgadas de óxido de zinc u óxido de indio, o utilizando nanotubos de carbono. (Consulte Pantallas baratas, transparentes y flexibles). Ambas tecnologías enfrentan problemas únicos. Si bien los transistores de nanotubos de carbono tienen una movilidad de electrones mucho mejor y son más fuertes que los nuevos transistores de nanocables, no son totalmente transparentes porque necesitan pequeños contactos de metal para conectar los nanotubos a los electrodos. Los transistores de película fina, por otro lado, son más fáciles de fabricar en varias superficies pero tienen una movilidad mucho menor.
Para los nuevos transistores, el rendimiento en términos de movilidad, flexibilidad y transparencia es muy impresionante, dice John apuesta , profesor de ingeniería eléctrica e informática que trabaja en el área de electrónica transparente en la Universidad Estatal de Oregon. Ahora, la mayor pregunta que queda, dice, es: ¿Puede todo esto traducirse en una capacidad de fabricación en el mundo real?
En este momento, no existe un método para controlar dónde se depositan los nanocables en una superficie o cómo se alinean. En demostraciones experimentales, arrojas un par de miles de nanotubos y esperas que alguno se alinee en la dirección que deseas, dice Wager. Pero depositar nanocables al azar en una superficie no funcionará si se van a fabricar transistores para pantallas grandes.
De hecho, dice Janes, debe tener alguna forma de colocar la cantidad deseada de nanocables en la ubicación deseada. En este punto, las tres tecnologías para fabricar transistores transparentes (nanocables, películas delgadas y nanotubos de carbono) tienen una buena oportunidad de reemplazar la tecnología de transistores de silicio para futuras pantallas transparentes y flexibles, dice Janes.
De acuerdo a John Rogers , profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Illinois en Urbana Champaign, el éxito comercial final de una de las tres tecnologías dependerá de cómo se midan en muchos factores diferentes: transparencia, rendimiento eléctrico, flexibilidad y facilidad y costo de fabricación. Será una buena carrera de caballos para ver qué enfoque gana, dice Rogers.