Продемонстрирован прозрачный на 85% выпрямитель

Стремясь продвинуть 2D-полупроводники ближе к коммерциализации, команда исследователей из Университета науки и технологии им. короля Абдуллы (KAUST)  получила полностью прозрачные ультратонкие и совместимые транзисторы, а также инверторы.

При этом использован новый масштабируемый процесс осаждения MoS₂ на основе химического осаждения из паровой фазы (CVD) вместе с осаждением атомно-тонкого слоя прозрачных контактов, чтобы получить полностью прозрачные ультратонкие и совместимые транзисторы и инверторы.

Хотя известно, что монослой MoS₂ является прозрачным, ученые исследовали использование прозрачных и легированных алюминием контактов из оксида цинка (AZO), состав которых они регулировали путем осаждения атомного слоя для достижения оптимальной проводимости и сдвига запрещенной зоны со слоем MoS₂.

Структура прозрачного тонкопленочного транзистора

В статье, опубликованной в журнале Advanced Functional Materials, исследователи сообщают о полностью прозрачной двумерной электронике TCO/MoS2 со средним коэффициентом пропускания видимого диапазона 85% (92% для монослоя MoS₂ и 85% для всего стека).

 Полностью прозрачный выпрямитель с полевым эффектом  (вверху) и  NMOS-инвертор (внизу)

Формируя паттерн на пленках MoS₂ путем плазменного травления, они изготовили различные прозрачные устройства и схемы, в том числе тонкопленочные транзисторы и выпрямитель (NMOS-инвертор), где прозрачные оксидные слои, включая контакты из AZO толщиной 165 нм, используемые как для электродов истока / стока, так и для затвора, и прозрачный диэлектрик затвора из HfO2 толщиной 55 нм были последовательно осаждены путем осаждения атомного слоя.

Транзисторы демонстрировали высокую подвижность 4,2 см ² В ^-1 с ^-1, быструю скорость переключения, очень низкое пороговое напряжение (0,69 В) и большое отношение уровней в состоянии ON/OFF (4 × 10 ⁸). Значения, которые, по утверждению авторов, являются рекордными для транзисторов на основе монослоев MoS₂, обработанных CVD. Прозрачные быстрые переключающие инверторы имели коэффициент усиления 155 при напряжении питания 10 В.

Далее, исследователи попытаются доказать, что их метод изготовления является масштабируемым для более крупных и более сложных схем, чтобы открыть путь для более широкого внедрения 2D-полупроводников в сочетании с прозрачными проводящими оксидами.

Приложения могут включать в себя изготовление полностью прозрачных компонентов для прозрачных дисплеев, интеллектуальных окон и других скрытых схем.