Grande área, semicondutores bidimensionais ligados por meio de condutores de óxido transparente produzem componentes eletrônicos transparentes de alto desempenho.

Dispositivos eletrônicos transparentes, como telas transparentes, janelas inteligentes e circuitos ocultos requerem componentes completamente translúcidos para que os usuários interajam digitalmente com seus arredores percebidos e manipulem essas informações em tempo real. Agora, Os pesquisadores da KAUST desenvolveram uma estratégia que ajuda a integrar os contatos transparentes de óxido metálico condutor com semicondutores bidimensionais (2-D) nesses dispositivos.

Folhas semicondutoras ultrafinas que são compostas de metais de transição associados a átomos de calcogênio, como enxofre, selênio e telúrio, apresentam propriedades eletrônicas excepcionais e transparência óptica. Contudo, Até a presente data, a incorporação de monocamadas de sulfeto de molibdênio (MoS2) em circuitos tem se baseado em substratos de silício e eletrodos de metal, como ouro e alumínio. A opacidade desses materiais paralisou as tentativas de desenvolver dispositivos eletrônicos 2-D totalmente transparentes.

A equipe KAUST liderada pelos cientistas de materiais Xi-Xiang Zhang e Husam Alshareef combinou monocamadas MoS2 com contatos transparentes para gerar uma série de dispositivos e circuitos, como transistores, inversores, retificadores e sensores. Os contatos consistiam em óxido de zinco dopado com alumínio (AZO), um material transparente e eletricamente condutor de baixo custo que pode em breve substituir o amplamente utilizado óxido de índio-estanho. "Queríamos capitalizar as excelentes propriedades eletrônicas dos materiais 2-D, ao mesmo tempo que mantém total transparência nos circuitos, "explica Alshareef.

De acordo com Alshareef, os pesquisadores aumentaram os contatos em uma grande área por deposição de camada atômica, durante o qual camadas individuais de átomos se acumulam precisamente em um substrato. Sua principal dificuldade era também formar monocamadas de MoS2 de alta qualidade em substratos à base de silício em uma grande área. "Superamos isso usando uma camada interfacial que promove o crescimento de MoS2, "diz Alshareef.

A equipe também desenvolveu um processo de transferência à base de água que move as monocamadas de grande área conforme depositadas em um substrato diferente, como vidro ou plástico. Os pesquisadores então depositaram os contatos AZO nas folhas 2-D transferidas antes de fabricar os dispositivos e circuitos.

Os dispositivos resultantes superaram seus equivalentes equipados com contatos de metal opaco, como portão, eletrodos de fonte e drenagem, o que demonstra a alta compatibilidade entre contatos transparentes de óxido metálico condutor e monocamadas de MoS2. "Os transistores fabricados pelo processo de grande área mostraram a menor tensão de ativação de qualquer transistor de filme fino baseado em monocamada MoS2 crescido por deposição química de vapor, "diz o estudante de doutorado Zhenwei Wang, primeiro autor do estudo.

"Circuitos adicionais estão planejados para ajudar a demonstrar que nossa abordagem é robusta e escalável, "diz Alshareef.