Уже достаточно долго люди, имеющие отношение к вычислительной технике и цифровой электронике, мечтают о появлении прозрачных и гибких устройство, которые можно свернуть, сложить как лист бумаги и спрятать в карман. В прошлом году компания Samsung представила первый мобильный телефон с изогнутым экраном, но этот экран является твердым и не может изгибаться. Такое положение дел связано в первую очередь с отсутствием гибких транзисторов и прочих электронных компонентов, без которых невозможно создание действительно гибких и прозрачных электронных устройств. Но ученые из Национальной лаборатории Аргонна сделали достаточно значимый шаг в направлении создания гибкой электроники. Они разработали структуру, технологию производства и изготовили опытные образцы самых тонких, гибких и прозрачных двухмерных транзисторов на сегодняшний день.
Напомним нашим читателям, что транзисторы являются основой основ всей современной электроники. Эти электронные приборы, в зависимости от наличия управляющего сигнала, могут находиться в двух состояниях, во включенном и в отключенном состоянии, что соответствует логическим 1 и 0, составляющим основу двоичного языка всех цифровых устройств. Тонкопленочные транзисторы представляют собой подмножество достаточно обширного семейства транзисторов. Они очень широко используются в матрицах плоских дисплеев, применяемых во всех современных компьютера и смартфонах.
Созданные учеными транзисторы имеют толщину всего в десять атомарных слоев, они способны работать в диапазоне температур от -195 до 120 градусов Цельсия. "Благодаря таким транзисторам мы получаем возможность изготовления прозрачных, почти невидимых экранов" - рассказывает Андреас Релофс (Andreas Roelofs), директор Центра наноматериалов лаборатории Аргонна, - "Представте себе обычное застекленное прозрачное окно, которое превращается в экран в тот момент, когда это необходимо".
Для изготовления тонкопленочных транзисторов ученые прибегли к методу, который в свое время использовался для получения графена. При помощи специальной клейкой ленты они отделили от кристалла пленку диселенида вольфрама одноатомной толщины. "Мы выбрали диселенид вольфрама из-за того, что он может обеспечить оба вида электрической проводимости, электронную и дырочную. Такое свойство материала позволяет нам создавать на его основе транзисторы разной проводимости, из которых можно составлять более сложные схемы логических элементов" - пишут исследователи.
После этого, при помощи метода химического осаждения, поверх пленки диселенида вольфрама ученые вырастили слой за слоем слои из других материалов, формирующие структуру будущего транзистора. Получив транзисторы на поверхности гибкого основания, ученые провели испытания, подвергая пленку сильной деформации. "Большинство тонкопленочных транзисторов не выдерживает подобных деформаций, их структура полностью разрушается. Но в нашем случае слои материалов только скользят друг относительно друга, а транзистор не то, что просто выдерживает деформацию, он даже не меняет своих электрических характеристик".
В настоящее время исследователи занимаются разработкой и попытками изготовления логических элементов и ячеек памяти, основу которых составляют новые тонкопленочные транзисторы. В случае удачи уже можно будет начинать думать о создании тонких, гибких и прозрачных телевизоров, смартфонов и планшетных компьютеров. Но перед этим ученым предстоит решить проблему получения высококачественных пленок диселенида вольфрама большой площади, которые могут быть использованы в процессах массового производства электронных устройств.
Подпишись: