Pequenos ajustes nas proporções dos componentes geram camadas eletronicamente diferentes do mesmo material para criar transistores transparentes.

A demanda mundial está crescendo por óxidos condutores transparentes para uso em células solares, monitores de tela plana, janelas inteligentes e eletrônicos de consumo baseados em semicondutores. Os pesquisadores da KAUST desenvolveram um material transparente à base de óxido de zinco que exibe propriedades eletrônicas ajustáveis ​​dependendo do ajuste de um novo tipo de dopante.

A eletrônica transparente depende do óxido de índio e estanho, um material transparente e eletricamente condutor que tem um custo exorbitante devido à escassez de índio. Materiais à base de óxido de zinco, tais como materiais de óxido de zinco dopado com háfnio, devem oferecer preços acessíveis, alternativas verdes e abundantes ao óxido de índio e estanho. Contudo, Materiais de óxido de zinco dopado com háfnio normalmente requerem altas temperaturas de deposição e apresentam desempenho inadequado para aplicações de dispositivos da vida real.

Uma equipe liderada por Husam Alshareef desenvolveu uma abordagem que gera transistores de película fina transparente a partir de um único composto de óxido de háfnio-zinco (HZO) simplesmente variando as taxas de óxido de metal nas diferentes camadas do transistor.

Transistores de filme fino geralmente compreendem eletrodo, camadas dielétricas e de canal que são depositadas em um substrato de vários condutores, materiais isolantes e semicondutores. Eles também requerem diferentes reatores e equipamentos de deposição de filme fino. "As propriedades eletrônicas do HZO podem ser ajustadas de condutor para semicondutor para isolante de uma forma altamente controlada, simplesmente mudando a proporção do precursor de óxido de zinco / dióxido de háfnio, "diz o estudante de doutorado Fwzah Alshammari, quem realizou a maioria dos experimentos. Portanto, todo o transistor é feito de um óxido binário em uma única câmara de reação. "Em última análise, isso reduz o custo e o tempo de fabricação, que são cruciais para a produção em massa, " Ela adiciona.

Os transistores totalmente HZO exibem excelentes propriedades elétricas em vidro e plásticos, demonstrando seu potencial para telas transparentes e flexíveis de alta resolução. Eles também apresentam excelente desempenho quando incorporados em circuitos, como inversores e osciladores de anel, sugerindo sua viabilidade e escalabilidade.

A equipe está planejando fabricar circuitos mais complexos em áreas maiores para demonstrar todo o potencial de sua abordagem para produtos eletrônicos de consumo.