Dalla SSK University transistor flessibili grazie agli ossidi amorfi

Usando solamente due materiali ed un processo a temperatura ambiente, un gruppo di ricercatori coreano è stato in grado di realizzare transistor thin-film estremamente sottili su un foglio plastico. Il risultato offre una serie di nuove opportunità per la realizzazione di componenti elettronici flessibili ed economici, eventualmente utilizzabili per dispositivi usa e getta.

I transistor di tipo thin-film vengono usati già oggi per accendere e spegnere i pixel dei display a cristalli liquidi. In questo caso sono di norma realizzati impiegando silicio amorfo che viene depositato su un substrato rigido di vetro.

I nuovi transistor realizzati dai ricercatori sono composti da ossido di indio, che fa parte di una classe di materiali conosciuti come ossidi semiconduttori amorfi. Gli ossidi amorfi hanno migliori proprietà elettriche del silicio amorfo e i ricercatori credono che, rispetto a quest'ultimo, possano consentire la costruzione di transistor più piccoli, più efficienti e più veloci nell'accensione/spegnimento. Queste caratteristiche si tradurrebbero nella possibilità di realizzare inoltre display di maggior qualità, oltre ad un economico processo di stampa su plastica.

I primi transistor in ossido amorfo sono stati realizzati nel 2004 da un gruppo di ricercatori di Tokyo, usando ossido di indio-gallio-zinco. Molti produttori di display stanno ora lavorando a LCD e OLED usando proprio questo genere di transistor per pilotare i pixel.

I ricercatori coreani della Sungkyunkwan University hanno realizzato un transistor estremamente semplice, sia come progetto, sia come metodo di fabbricazione, che potrebbe ridurre ulteriormente il costo dei dispositivi a base di ossidi amorfi, dal momento che il processo richiede meno materiali e meno fasi. Nella produzione di un transistor, di norma, ciascuno dei tre elementi principali (il canale semiconduttore, il dielettrico del gate e gli elettrodi) richiede una differente fase di produzione.

Il nuovo transistor fa uso di due materiali: ossido di indio e un gel ionico. Quest'ultimo fa parte di una classe di materiali relativamente nuova che consistono di un liquido ionico conduttivo intrappolato all'interno di una matrice polimerica. I ricercatori hanno depositato l'ossido di indio su un foglio di plastica, andando a formare con esso una serie di piccole U che circondano una specie di piccolo bilanciere, anch'esso in ossido di indio. A questo punto è stata depositata una striscia di gel ionico che attraversa il bilanciere e tocca le estremità della U. Il foglio viene quindi esposto all'argon, che metallizza tutta la superficie dell'ossido ad eccezione delle porzioni coperte dal gel ionico.

Alla fine del processo il foglio di plastica risulta coperto con un array di transistor: la parte di U metallizzata funge da elettrodo del gate, le estremità del bilanciere sono elettrodi di source e drain e la porzione di esso ricoperta dal gel è il canale semiconduttore, mentre il gel stesso rappresenta il dielettrico del gate. Con questo transistor i ricercatori sono stati in grado di costruire un circuito logico NOT funzionante. Si tratta di un inverter, uno dei mattoncini fondamentali dell'elettronica digitale.